[发明专利]负极材料及其制备方法、锂离子电池和车辆

说明书

本发明提出了负极材料及其制备方法、锂离子电池和车辆。该负极材料包括空心壳体，所述空心壳体含有碳；以及填充在所述空心壳体内部的金属锂。该负极材料可以利用空心壳体作为金属锂的沉积衬底，通过将金属锂填充至该空心壳体内部，可以有效缓解锂枝晶的生长。且该负极材料的结构简单，无需复杂的合成方法即可获得，且稳定性较好。

技术领域

本发明涉及材料以及新能源领域，具体地，涉及负极材料及其制备方法、锂离子电池和车辆。

背景技术

金属锂作为锂离子电池的负极材料，具有比容量高、还原电位低等优点，其比容量可以达到工业化应用的石墨负极的10倍以上。但含有金属锂的负极材料，容易在电池循环过程中生成锂枝晶，从而导致电池的循环性能低下，且锂枝晶的生长容易造成电池短路，进而造成安全性难以保障。虽然目前可以通过采用固态电解质或降低金属锂的活性等方式改善上述问题，但上述改进方式仍旧难以有效解决锂枝晶生长的问题。

因此，目前基于金属锂的负极材料，以及制备方法等仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实的发现和认识而作出的：

发明人经过深入研究发现，不论是采用固态电解质，或是在液态电解质中增加固态电解质膜(SEI膜)的策略，都存在电解质膜材自身化学组分复杂、存在多种界面问题、稳定性难以保证等问题：仅以SEI膜为例，每次电池循环过程中都有新的SEI膜生成，影响电池稳定性。因此上述策略不适于金属锂负极材料在短时间内大规模推广应用。而降低金属锂的活性则不可避免的会引入其他杂质，因此一方面会对电池产生新的不可预知的问题，此外随着循环的进行，惰性的金属锂还是可以再次被活化，也难以有效缓解锂枝晶的生长。如可以通过对负极材料进行改进，为金属锂提供一种可以有效缓解枝晶生长的沉积衬底，再在该沉积衬底上形成金属锂，则可以通过该沉积衬底阻挡锂枝晶的生长，从根本上缓解或解决上述问题。

有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种负极材料。该负极材料包括空心壳体；以及填充在所述空心壳体内部的金属锂。该负极材料可以利用空心壳体作为金属锂的沉积衬底，通过将金属锂填充至该空心壳体内部，可以有效缓解锂枝晶的生长。且该负极材料的结构简单，无需复杂的合成方法即可获得，且稳定性较好。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种制备负极材料的方法。该包括：形成空心壳体；以及通过电沉积，在所述空心壳体内部填充金属锂，以便获得所述负极材料。由此，可以简便的获得具有缓解甚至防止锂枝晶生长的负极材料，获得的负极材料结构简单且稳定性较好。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种负极材料。该负极材料是利用前面所述的方法制备的。由此，该负极材料具有前面所述的方法所获得的负极材料所具备的全部特征以及优点，在此不再赘述。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种锂离子电池。该锂离子电池包括前面所述的负极材料。由此，该锂离子电池具有较高的比容量，且循环寿命较好。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种车辆。该车辆包括前面所述的锂离子电池。由此，该车辆具有前面描述的锂离子电池所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。

附图说明

图1显示了根据本发明一个实施例的制备方法的流程示意图；

图2显示了根据本发明一个实施例的制备方法的部分流程示意图；

图3显示了根据本发明一个实施例制备的材料的扫描电子显微镜照片；

图4显示了根据本发明一个实施例制备的材料的能谱面扫描区域照片；

图5显示了根据本发明一个实施例制备的材料的能谱面扫描结果图；

图6显示了根据本发明一个对比例制备的材料的能谱面扫描结果图；