[发明专利]储能器件铝负极、储能器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种储能器件铝负极、储能器件及其制备方法，涉及电化学储能器件领域。储能器件铝负极包括铝负极基体，铝负极基体表面设置有高分子固化物涂层。制备时将可交联高分子涂覆于铝负极表面，可交联高分子经交联反应形成高分子固化物涂层。本发明缓解了现有在铝负极上构建碳包覆多孔结构、电解液改性以及涂层涂覆的方法对铝负极的保护作用有限的问题。本发明使可交联高分子经交联反应得到高分子固化物涂层，交联的高分子力学性能提高、柔韧性增强，高分子涂层耐溶剂性提高，涂层更加稳定，能够为铝箔提供更好的保护，在改善电池库伦效率、循环周期等方面更有效。

技术领域

本发明涉及电化学储能器件技术领域，具体而言，涉及一种储能器件铝负极、储能器件及其制备方法。

背景技术

锂电池的应用非常广泛，在电子数码产品、电动车、储能电源、航空航天等领域有巨大的市场需求。锂电池的容量已经不能满足市场需求，主要原因是负极容量的限制。传统锂离子电池负极材料包括石墨负极、硅负极以及锂金属负极等，其中石墨负极是商业化负极材料，其理论容量较低，仅372mAh/g；硅负极材料的容量虽然高，但是其导电性较差，不能同时充当集流体和负极材料；而锂金属负极虽然容量高并且导电性好，但是其充放电机理为锂的溶解-沉积机理，因易生长枝晶而具有潜在安全性问题，同时锂资源储量非常有限，导致在使用过程中成本不断攀升。随后，出现了以铝作为负极材料的锂离子电池(AdvancedEnergy Materials,2016,6(11):1502588.)，负极铝箔可以将负极和集流体一体化从而减少了传统的负极活性材料，铝的理论比容量997mAh/g，远高于石墨，能够大幅度提高锂电池容量，且提高锂离子电池的安全性。然而，铝箔作为负极时在与锂离子合金化的过程中经历巨大的体积膨胀，造成电极粉化引起电池容量衰减；金属铝与电解液在界面发生反应形成SEI膜，消耗金属锂和电解液，SEI膜随时间不断增厚，界面阻抗不断增加，库伦效率降低，严重制约了其循环寿命的提升。

针对铝金属负极的这些问题，有的在铝负极上构建碳包覆多孔结构来缓解铝箔膨胀问题，纳米多孔化和碳包覆共同作用可以在一定程度上可以缓解铝箔作为负极存在的问题。有的通过电解液改性提高铝箔与电解液的兼容性，电解液的改性是在电解液中加入添加剂以形成致密稳定的SEI膜。但是，碳包覆多孔结构制备工艺复杂，不利于产业化，并且碳为无机化合物保护层，其在铝负极体积膨胀过程中也会有一定程度的破裂，它的保护作用非常有限。

CN108155363A公开了聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸等材料制成的高分子涂层用于铝负极上，能够隔离电解液和铝负极，起到保护铝箔的作用，但该专利中高分子涂层不稳定，改善作用有限。

因此，所期望的是提供一种更好的铝箔保护方法，能够缓解上述技术问题中的至少一个。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种储能器件铝负极，能够缓解上述技术问题中的至少一个。

本发明的目的之二在于提供一种上述储能器件铝负极的制备方法，将可交联高分子涂覆后获得涂层，方法简单，有利于产业化。

本发明的目的之三在于提供一种储能器件，包括上述储能器件铝负极或上述储能器件铝负极的制备方法制得的铝负极，具有与上述储能器件铝负极相同的优势。

本发明的目的之四在于提供上述储能器件的制备方法，工艺简单，可批量生产、成本低。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种储能器件铝负极，包括铝负极基体，所述铝负极基体表面设置有高分子固化物涂层。

优选地，在本发明技术方案的基础上，所述高分子固化物涂层主要由以下重量份的原料固化得到：可交联高分子1-100份、交联剂0.1-50份和任选的导电剂0-20份；