[发明专利]耐低温高容量锂电池负极及其制备方法

说明书

本发明涉及新能源锂电池储能技术领域，是一种耐低温高容量锂电池负极及其制备方法，该耐低温高容量锂电池负极，将V₂O₅和H₂C₂O₄溶于水中加热得到深蓝色VOC₂O₄溶液，将H₂O₂逐滴加入深蓝色VOC₂O₄溶液中，再加入无水乙醇得到液态人造电解质界面保护膜，将镍块浸入液态人造液态电解质界面保护膜中。本发明从锂电池负极保护入手，通过构筑人造固态电解质界面保护膜提升锂电池负极耐低温性能，在提升锂电池中锂离子传导率的同时，实现对锂电池负极析锂的压制作用，在耐低温电池生产应用方面具有重要意义。

技术领域

本发明涉及新能源锂电池储能技术领域，是一种耐低温高容量锂电池负极及其制备方法。

背景技术

锂电池充电是锂离子从正极脱出经过电解液迁移嵌入负极材料的过程。现在认为，在低温环境下，化学反应活性降低，石墨负极的动力学特性进步一变差，充电过程中，负极的电化学极化明显加剧，同时锂离子迁移变慢。在负极表面的锂离子还没有嵌入到负极中已经先还原成金属锂并在负极表面沉淀析出形成锂枝晶，即所谓的“析锂”。锂枝晶沉积会刺穿隔膜造成电池内短路从而造成电池失效。因此，在低温环境下，电池充电有一定的风险。

针对以上低温失效机理，国际国内针对高寒、高纬度电力电源做了大量的理论及实验研究工作，取得了不少突破和具有工程应用价值的成果，在解决电池低温领域已经有了很大进展。在适用于高寒地区，即耐低温电池研究方面，专家学者们提出了三大类解决途径，一类是通过电池材料纳米化，材料的粒径、电阻力、AB平面轴长大小三方面会影响电池的低温特性；一类是基于电池活性物质及电解质的温度响应特性分析和优化电池组分以适应工作温度，主要有第一性原理预测、晶体材料温度响应分析法和耐低温电解质等方法；第三类是基于电池结构设计及电池组件的物理特性，发展出了自热型电池材料，通过在低温下先自我加热，从而达到最佳供电温度以稳定供能。但是，以上这些方法都不能从根本上改变负极低温析锂的问题，因而不能实现耐低温充放电。

发明内容

本发明提供了一种耐低温高容量锂电池负极及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决锂电池现有存在负极低温析锂，导致锂电池不能实现耐低温充放电的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种耐低温高容量锂电池负极，按照下述方法得到：第一步，将2mM至10mM V₂O₅粉末和6mM至27mM H₂C₂O₄粉末溶于水中，在50℃至75℃条件下加热0.5h至2h，得到深蓝色VOC₂O₄溶液；第二步，深蓝色VOC₂O₄溶液冷却至室温后，将H₂O₂逐滴加入深蓝色VOC₂O₄溶液中，搅拌反应20min至120min后，再加入10mL至65mL无水乙醇继续搅拌10min至30min，得到液态人造电解质界面保护膜；第三步，将液态人造电解质界面保护膜转移到高压釜内，将镍块垂直浸入高压釜内的液态人造液态电解质界面保护膜中，在150℃至180℃条件下保温2h至5h，得到覆有液态人造电解质界面保护膜的镍块；第四步，取出高压釜中覆有液态人造电解质界面保护膜的镍块在空气中退火，得到具有人造固态电解质界面保护膜的V₂O₅-NF骨架；第五步，将具有人造固态电解质界面保护膜的V₂O₅-NF骨架置于惰性气体中，在300℃至330℃条件下加热并浸入熔融锂中，得到具有人造固态电解质界面保护膜的锂电池负极。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：