[发明专利]一种负极片及含有该负极片的金属锂电池

说明书

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种负极片，包括铜箔以及涂覆于所述铜箔的至少一表面的涂碳层，所述铜箔的厚度为4～20μm，所述涂碳层的厚度为0.5～100μm，所述涂碳层的面密度为1～1000g/m²。相比于现有技术，本发明的负极片能使锂均匀的沉积在其上面，降低锂枝晶短路的风险。另外，本发明还提供一种含有该负极片的金属锂电池，该电池的循环性能优。

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种负极片及含有该负极片的金属锂电池。

背景技术

高端通信终端、电动汽车、航空航天、大型储能站等新兴行业已经进入了快速发展的阶段，因此，高能量密度存储已成为当务之急。

锂金属电池(LMBs)是最有希望的下一代高能量密度存储设备之一，能够满足新兴行业的严格要求。然而，直接应用金属锂可能带来安全问题、较差的倍率和循环性能，甚至负极材料在电池内部的粉碎。这些缺点严重阻碍了LMBs的商业化。为了解决上述问题，一种新型金属锂电池应运而生，即用光铜箔取代锂箔，负极用光铜箔，充电时正极的锂沉积在铜箔上，作为金属锂电池的锂负极。但是，由于锂在铜箔上沉积不均匀，导致电池的循环性能很差。

有鉴于此，确有必要提供一种能量密度高且循环性能佳的负极片以及含有该负极片的金属锂电池。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种负极片，使锂均匀的沉积在其上面，降低锂枝晶短路的风险，提高循环性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种负极片，包括铜箔以及涂覆于所述铜箔的至少一表面的涂碳层，所述铜箔的厚度为4～20μm，所述涂碳层的厚度为0.5～100μm，所述涂碳层的面密度为1～1000g/m²。

优选的，所述铜箔的厚度为8～15μm。

优选的，所述涂碳层的厚度为10～50μm。涂碳层的厚度过大会影响表面锂沉积的均匀性，涂碳层的厚度过小则可能导致涂碳层不均匀，也会影响锂沉积的均匀性。

优选的，所述涂碳层的面密度为100～500g/m²。涂碳层的面密度过大会导致单位面积的碳含量多，影响后续电解液浸润和锂的均匀沉积，涂碳层的面密度过小会导致涂覆不均匀，出现铜箔裸露区域，造成锂沉积不均匀。

优选的，所述涂碳层中包括石墨、无定型碳、石墨烯和硬碳中的一种或多种材料。

本发明的另一个目的在于提供一种金属锂电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液，所述正极片、所述隔膜以及所述负极片依序叠片、卷绕或叠片加卷绕形成电芯，所述负极片为前文所述的负极片。

优选的，所述正极片的容量大于所述负极片的容量。

优选的，电池的保有容量C_B≤0.8。C_B值是指单位面积负极容量相对正极容量的比。也就是说，电池的负极容量小于或等于正极容量的80％。需要说明的是，当C_B值等于1时，即正极容量等于负极容量，此时，正极的锂可以完全嵌入负极的石墨中，也就是说负极片的表面不会有锂层。而当C_B值小于1时，即负极容量小于正极容量，此时，正极会有部分的锂未嵌入负极的石墨中而在负极表面形成锂层，负极表面的锂层保证了循环过程中的锂源。当电池的负极容量相比于正极容量的值更小时，电池负极的表面才能留有更多的锂源，才能更好的提高电池的循环性能。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种负极片，包括铜箔以及涂覆于所述铜箔的至少一表面的涂碳层，所述铜箔的厚度为4～20μm，所述涂碳层的厚度为0.5～100μm，所述涂碳层的面密度为1～1000g/m²。相比于现有技术，本发明的负极片能使锂均匀的沉积在其上面，降低锂枝晶短路的风险，从而提高金属锂电池的循环性能。