金属锂复合电极及其制备方法和电化学储能装置.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CN112038579A(43)申请公布日2020.12.04(21)申请号202011040551.2H01M4/02(2006.01)(22)申请日2020.09.28(71)申请人合肥国轩高科动力能源有限公司地址230011安徽省合肥市新站区岱河路599号(72)发明人许涛曹勇朱冠楠(74)专利代理机构合肥天明专利事务所(普通合伙)34115代理人周静(51)Int.Cl.H01M4/134(2010.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称金属锂复合电极及其制备方法和电化学储能装置(57)摘要本发明公开了一种金属锂复合电极及其制备方法和电化学储能装置，该金属锂复合电极包括负极集流体和至少负载于负极集流体一侧的活性材料层；按质量百分含量计，所述活性材料层包括以下物质：0.5％～20％金属锂，60～95％负极材料，1％～10％粘结剂，1％～10％导电剂；本发明还公开了含有该金属锂复合电极的电化学储能装置。本发明制备的金属锂复合电极不含任何的溶剂成分，杜绝了锂离子电池在充放电过程中由于溶剂残留造成的副反应，同时消除了安全隐患；本发明通过干法工艺在负极活性材料中引入了金属锂，在首次充电过程中，能够作为除正极外的锂源，补偿首次充放电造成的不可逆容量的损失，从而提高锂离子电池的容量。CN112038579ACN112038579A权利要求书1/1页1.一种金属锂复合电极，其特征在于：包括负极集流体和至少负载于所述负极集流体一侧的活性材料层；按质量百分含量计，所述活性材料层包括以下物质：0.5％～20％金属锂，60～95％负极材料，1％～10％粘结剂，1％～10％导电剂；所述粘结剂包括主粘结剂和副粘结剂，所述主粘结剂占粘结剂总质量的40％～80％。2.根据权利要求1所述的金属锂复合电极，其特征在于：所述负极集流体为电解铜箔、压延铜箔、铜镍合金箔、铜表面镀镍箔、带孔铜箔中的一种。3.根据权利要求1所述的金属锂复合电极，其特征在于：所述负极集流体的厚度为4～12μm。4.根据权利要求1所述的金属锂复合电极，其特征在于：所述活性材料层的厚度为50～500μm。5.根据权利要求1所述的金属锂复合电极，其特征在于：所述金属锂为表面包覆碳酸锂层的锂粉、金属锂带、金属锂棒、金属锂颗粒、金属锂箔中的至少一种。6.根据权利要求1所述的金属锂复合电极，其特征在于：所述负极材料为石墨、软碳、硬碳、锡、锡的氧化物、硅、硅的氧化物中的至少一种。7.根据权利要求1所述的金属锂复合电极，其特征在于：所述主粘结剂为聚四氟乙烯，所述副粘结剂为聚偏二氟乙烯、六氟丙烯、聚环氧乙烷中的一种。8.根据权利要求1所述的金属锂复合电极，其特征在于：所述导电剂为导炭黑、导电乙炔黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。9.如权利要求1-8任一项所述的金属锂复合电极的制备方法，其特征在于：步骤如下：将金属锂、负极材料、副粘结剂、导电剂初步混合后再加入主粘结剂继续混合，得到混合物料；采用双螺杆挤出机对混合物料进行挤压搅拌、高速剪切，形成高粘度混合浆料；将混合浆料压制在负极集流体的一侧或两侧即得金属锂复合电极。10.一种电化学储能装置，其特征在于：包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳，所述负极片为如权利要求1-8任一项所述的金属锂复合电极。2CN112038579A说明书1/3页金属锂复合电极及其制备方法和电化学储能装置技术领域[0001]本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种金属锂复合电极及其制备方法和电化学储能装置。背景技术[0002]锂离子电池目前已在电动汽车上广泛应用，对于锂离子电池的能量密度和安全性能也提出了更高的要求。若进一步提升该电池的能量密度，则需要采用具有更高比容量的活性材料，对于负极活性材料，目前较为可行的是采用硅及其氧化物作为负极活性材料。[0003]但是采用硅及其氧化物作为活性物质的负极材料，在首次充电过程中，相当一部分的正极嵌入负极的锂参与了不可逆反应，导致可逆容量占充电容量的比例较低，限制了其应用。需要通过额外补充锂元素来弥补负极反应所消耗的锂。[0004]目前较为流行的策略是采用金属锂粉置于负极材料的表面(CN1889288A、CN103022413)。一般通过两种方式置于表面：1、锂粉需要先溶解在溶剂中制成浆料，再涂布于负极材料层表面，但是含有的溶剂无法完全挥发，部分残留在电极中，对电池有影响。2、直接将锂粉洒在负极材料层表面，由于锂粉较轻，锂粉难以完全附着于表面，少部分会弥漫在空气中，具有极大的安全隐患。同时，负极材料表面的锂仅