负极、锂离子二次电池及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112397686A(43)申请公布日2021.02.23(21)申请号202011271006.4H01M4/62(2006.01)(22)申请日2020.11.13H01M10/0525(2010.01)(71)申请人微宏动力系统(湖州)有限公司地址313000浙江省湖州市红丰路2198号申请人微宏公司(72)发明人孟嘉锋刘文娟王晓亚陈方平高丽君李思昊(74)专利代理机构上海波拓知识产权代理有限公司31264代理人蔡光仟(51)Int.Cl.H01M4/134(2010.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/583(2010.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称负极、锂离子二次电池及其制备方法(57)摘要本发明提供一种负极，包括第一负极活性材料、具有孔穴的导电网络结构及位于孔穴内的第二负极活性材料；第二负极活性材料为锂金属，导电网络结构中沉积有锂金属且锂金属不从负极的表面析出。本发明还提供一种包括前述负极的锂离子二次电池及其制备方法，通过充电过程，使正极过量的锂离子在负极的孔穴中析出沉积，从而使锂金属和负极活性材料共同形成负极，以解决电池循环过程中负极表面的析锂问题，杜绝锂枝晶的形成，从而提升电池的安全性；同时，负极存在锂金属和石墨两种不同机理的充放电形式，提升了电池的能量密度和循环性能。CN112397686ACN112397686A权利要求书1/2页1.一种负极，其特征在于，包括第一负极活性材料、具有孔穴的导电网络结构及位于所述孔穴内的第二负极活性材料；所述第二负极活性材料为锂金属。2.如权利要求1所述的负极，其特征在于：所述孔穴的孔径大于沉积到所述孔穴的锂金属沉积厚度的2-10倍。3.如权利要求1所述的负极，其特征在于，所述孔穴的平均孔径为10nm至3000nm；所述孔穴的密度为104个/cm2至107个/cm2。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述负极中锂金属放电容量占所述第一负极活性材料及所述锂金属总放电容量的10％至90％。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述负极中，所述导电网络结构的占比为10wt.％-90wt.％。6.如权利要求1所述的负极，其特征在于，所述第一负极活性材料选自天然石墨、人造石墨、纳米硅、氧化亚硅及中间相碳微球中至少一种。7.如权利要求1所述的负极，其特征在于，所述导电网络结构的材料包括导电支撑材料，或包括导电支撑材料和导电剂；所述导电支撑材料选自多孔碳黑、导电碳纤维、石墨烯、单壁或多壁碳纳米管、导电石墨及导电聚合物中至少一种；所述导电剂选自下述材料的任意组合：碳黑，柯琴碳，乙炔黑，SuperP，石墨烯，单壁碳纳米管，多壁碳纳米管，铜粉，铝粉，天然石墨，人造石墨，软碳，硬碳，二氧化钼，含硅、锡、锗、锌、铝、硼及镁元素中至少一种元素的物质。8.如权利要求1所述的负极，其特征在于，所述导电网络结构的材料包括支撑材料和导电剂；所述支撑材料包括多孔塑料微球和/或多孔金属微球；所述导电剂选自下述材料的任意组合：碳黑，柯琴碳，乙炔黑，SuperP，石墨烯，单壁碳纳米管，多壁碳纳米管，铜粉，铝粉，天然石墨，人造石墨，软碳，硬碳，二氧化钼，含硅、锡、锗、锌、铝、硼及镁元素中至少一种元素的物质。9.一种锂离子二次电池，包括正极片、负极片，其特征在于，所述负极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极，所述负极如权利要求1至8中任一项所述。10.如权利要求9所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述锂离子二次电池的N/P比小于1。11.如权利要求9所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述负极的面密度为10g/cm2至400g/cm2。12.如权利要求9所述的负极结构，其特征在于，所述负极的压实密度为0.5g/cc至1.4g/cc。13.一种如权利要求9至12任一项所述的锂离子二次电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：将第一负极活性材料、粘结剂、导电网络结构的材料和溶剂混合成负极混合料，将所述负极混合料涂布在负极集流体上，制成负极片；制备包括正极活性材料的正极片；将正极片、负极片、隔膜和电解液组装成电池；对所述电池充电，使锂金属在所述孔穴中沉积。2CN112397686A权利要求书2/2页14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料选自锂镍钴锰、锂镍钴铝、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂及磷酸锰铁锂中至少一种。15.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，将所述负极混合料涂布在负极集流体上后的步骤包括：对涂布有所述负极混合料的所述负极集流体进行辊压，使其压实密度为0.5g/cc至1.4g/cc。16.如权利要求13所述的制备方法，其特