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(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CN113594410A(43)申请公布日2021.11.02(21)申请号202110866695.1(22)申请日2021.07.29(71)申请人溧阳紫宸新材料科技有限公司地址213300江苏省常州市溧阳市昆仑街道城北大道588号(72)发明人宋贺梁天邓勇强刘东任李辉冯苏宁(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人边人洲(51)Int.Cl.H01M4/13(2010.01)H01M4/66(2006.01)H01M4/80(2006.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书2页说明书10页附图1页(54)发明名称一种负极结构、其制备方法以及固态电池(57)摘要本发明提供了一种负极结构、其制备方法以及固态电池,所述的负极结构包括集流体,以及设置于集流体至少一侧表面的负载层,所述负载层的表面遍布纳米孔,所述纳米孔内设置有活性金属。通过在集流体的至少一侧表面设置包括纳米孔的负载层,并在纳米孔内设置活性金属,能够给活性金属沉积预留膨胀空间,释放活性金属沉积应力,从而有效地抑制活性金属在充放电过程中的膨胀,提高固态电池的循环性能。CN113594410ACN113594410A权利要求书1/2页1.一种负极结构,其特征在于,所述的负极结构包括集流体,以及设置于集流体至少一侧表面的负载层,所述负载层的表面遍布纳米孔,所述纳米孔内设置有活性金属。2.根据权利要求1所述的负极结构,其特征在于,所述负载层的厚度为50~200μm;优选地,所述纳米孔的轴线与集流体表面的夹角≥45°,优选为90°;优选地,所述纳米孔的平均孔径为50~500nm;优选地,所述纳米孔的平均高度为50~200μm;优选地,所述纳米孔的平均高度与负载层的厚度相等;优选地,所述负载层的孔隙率为50~80%;优选地,所述负载层与集流体为一体式结构;优选地,所述负载层的材质包括金属单质、氧化物或氮化物中的一种或至少两种的组合;优选地,所述金属单质包括Cu和/或Ni;优选地,所述金属氮化物包括AlN和/或TiN;优选地,所述氧化物包括氧化铝和/或二氧化钛;优选地,所述活性金属包括锂金属;优选地,每个所述纳米孔内活性金属的体积为纳米孔内体积的5~90%;优选地,所述集流体的厚度为4~20μm。3.根据权利要求1或2所述的负极结构,其特征在于,所述纳米孔与电解质接触一侧的孔壁设置有绝缘层;优选地,所述绝缘层的厚度为200~500nm;优选地,所述绝缘层的材质包括氧化铍、氮化硼、锂磷氧氮或PE中的一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1‑3任一项所述的负极结构,其特征在于,所述纳米孔的孔壁上设置有导电层、导离子层和亲锂层中的一层或至少两层的组合;优选地,所述纳米孔的孔壁上依次层叠设置有导电层、导离子层和亲锂层;优选地,所述导电层的材质包括导电金属;优选地,所述导电金属包括Cu、Ag、Al或Sn中的一种或至少两种的组合;优选地,所述导电层的厚度为5~20nm;优选地,所述导离子层的材质包括Li2MO3、Sn、Si、C或Sb中的一种或至少两种的组合,其中,M包括Ti、Si或Zr中的一种或至少两种的组合;优选地,所述导离子层的厚度为5~20nm;优选地,所述亲锂层的材质包括与锂金属反应的金属氧化物、与锂金属反应的金属硫化物或与锂金属反应的金属氮化物中的一种或至少两种的组合;优选地,所述与锂金属反应的金属氧化物包括氧化锌和/或氧化锡;优选地,所述与锂金属反应的金属硫化物包括TiS2、MoS2、ZnS、CuS或NiS中的一种或至少两种的组合;优选地,所述与锂金属反应的金属氮化物包括Ni3N和/或Li3N;优选地,所述亲锂层的厚度为5~10nm。5.一种权利要求1‑4任一项所述的负极结构的制备方法,其特征在于,所述的制备方法2CN113594410A权利要求书2/2页包括:在集流体的至少一侧表面制备包括纳米孔的负载层,向纳米孔内注入活性金属,制备得到所述的负极结构。6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述负载层的制备方式包括:在集流体的至少一侧表面生长纳米孔,形成负载层;优选地,所述生长纳米孔的方法包括模板法;优选地,所述的模板法包括化学刻蚀法。7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述负载层的制备方式包括:在集流体的至少一侧表面粘接或焊接包括纳米孔的负载层。8.根据权利要求5‑7任一项所述的制备方法,其特征在于,所述活性金属的注入方式包括:在惰性气氛下,将活性金属熔融后注入纳米孔内;优选地,所述纳米孔与电解质接触一侧的孔壁设置有绝缘层;优选地,所述绝缘层的设置形式包括磁控管溅射法;优选地,所述纳米孔的孔壁上依次沉积导电层、导离子层和亲锂层中的一层或至少两层的组合;优