[发明专利]一种锂离子电池负极极片及其制备方法

说明书

本申请公开了一种锂离子电池负极极片，所述负极极片包括集流体，以及喷涂在所述集流体上的补锂材料，所述补锂材料包括纺丝纤维状的石墨烯和均匀分布于所述石墨烯内部及表面的金属锂，分布于所述石墨烯表面的所述金属锂还包覆有碳层。本发明采用静电纺丝技术直接在负极极片上纺丝实现补锂，获得的锂离子电池负极复合补锂极片性能稳定，材料与极片之间粘结度高，安全性能优异，可以实现均匀补锂，而纤维状的石墨烯，使得大部分锂是包覆在纤维内的，在电池循环过程中可以持续提供锂补充，进而提高电池的循环保持率，有效提高了锂离子电池的首次效率及能量密度，保证了锂离子电池的长循环性能。

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极极片及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比能量大、体积小、质量轻、循环寿命长等特点使其成为汽车产业发展竞争的焦点。随着锂离子电池在便携式电子设备、电动自行车和电动汽车领域的不断发展，其对锂离子电池能量密度等性能的要求越来越高。

在锂离子电池首次充放电过程中，电极材料会与电解液在固液相界面发生反应并形成固体电解质膜(SEI膜)钝化膜，大量消耗活性锂离子，从而造成首次不可逆库伦效率低下，降低了电池的能量密度及性能的发挥。

在负极材料中添加锂金属或含锂化合物可以补充锂离子电池首次充放电消耗的锂离子，提高电池的首次效率，同时补充由形成SEI膜消耗的锂，提高锂离子的传输速率，并提高电池的循环性能。目前常见的补锂方式有原位掺杂补锂、电化学补锂及化学预补锂法，然而上述方法均对环境要求高且存在易燃等安全隐患，限制了各个方法的进一步推广应用。

CN110010860A提供了一种用于锂离子电池的复合负极材料，包括硅/碳纳米管复合纤维布以及形成在其表面的碳层，但该材料中不含锂离子，因此尽管该材料具有较高的循环后容量剩余率，但无法起到补锂效果。CN105914343A提供了一种锂离子电池负极片，该方案采用静电纺丝技术将含有锂化合物的溶液均布在负极片表面干燥即得，但为保证均匀补锂还需加入表面活性剂，但在现有技术中含有表面活性剂的电极材料的充放电效率达不到实用水平。CN109301188A提供了一种高分散的锂离子电池补锂材料及其制备方法，该补锂材料为表面均匀分散有金属锂粒子的石墨烯片，金属锂粒子的表面包覆有碳层，但该方案中单片状石墨烯表面的锂会在循环过程中粉碎脱离石墨烯表面，造成死锂，大大降低了该材料的有效性。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种锂离子电池负极复合补锂极片以及该极片的制备方法，开发出一种金属锂分散良好、电化学性能优良的锂离子电池负极复合补锂极片，该方法制备的负极极片减小了电池内阻和极化，缩短了工艺时间，提高了生产效率。

一方面，本发明提供了一种锂离子电池负极极片，所述负极极片包括集流体，以及喷涂在所述集流体上的补锂材料，所述补锂材料包括纺丝纤维状的石墨烯和均匀分布于所述石墨烯内部及表面的金属锂的复合物，分布于所述石墨烯表面的所述金属锂还包覆有碳层。

进一步地，所述补锂材料在所述集流体上的喷涂厚度为0.5～3μm；所述补锂材料中，所述石墨烯和所述金属锂的质量比为1:0.7～3.5，优选1:1～10，更优选1:7。其中，金属锂应当理解为金属锂颗粒。

进一步的，所述集流体可以是铜箔或铝箔，优选铜箔。

另一方面，本发明还提供了一种所述锂离子电池负极极片的制备方法，包括：

1)将石墨烯于有机溶剂中分散，获得分散液；

2)向所述分散液中加入有机锂溶液，获得纺丝液；

3)将所述纺丝液进行静电纺丝，并将静电纺丝获得的纺丝纤维直接喷涂到集流体上，获得补锂极片；

4)对所述补锂极片高温煅烧包碳。