[发明专利]负极材料、负极片及包含它的锂二次电池

说明书

提供一种负极材料，包括锂合金和锂化合物，所述锂化合物为三维芳香性笼状阴离子锂化合物。还提供包括该负极材料的负极片和锂二次电池。本发明采用从固相向液相或流变相转变的相变点低的锂合金和锂有机化合物(三维芳香性笼状阴离子锂化合物)互溶，形成溶液或流变相混合物负极。由于此负极为非固态，析出的单质锂处于析晶—溶解平衡中，无法形成枝晶，从而从根本上解决的锂二次电池循环过程形成枝晶的缺陷，提高了锂二次电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及化学电源领域，具体涉及锂离子电池的负极材料、负极片和包含它们的锂离子电池。

背景技术

金属锂由于具有较高的理论比容量、低密度和最负的氧化还原电位而被认为是理想的二次电池负极材料。

目前，金属锂作为电池负极存在如下缺陷：(1)金属锂作为电池负极在电池循环过程中锂枝晶的产生易穿透电池隔膜从而导致电池内部短路，严重的会致使电池起火爆炸存在重大安全隐患；(2)在充放电过程中不断有锂枝晶的产生和分解，电极电流密度的不均匀分布使得枝晶的分解速率也不均匀，进而导致“死锂”的沉积缩短了电池的使用寿命；枝晶的生长增大了金属锂与电解液的接触面积，电池中的副反应加大了对电解质和金属锂的消耗，从而导致低的库伦效率和低的能量密度。

因此，锂二次电池循环过程中锂枝晶的问题亟待解决。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种负极材料、负极片及包含它的锂二次电池。

本发明提供一种负极材料包括锂合金和锂化合物，所述锂化合物为三维芳香性笼状阴离子锂化合物。

本发明还提供一种负极片，包括：设置于集流体涂布区域的包括上述负极材料的负极材料层；及围绕所述集流体涂布区域设置的第一隔离疏液涂层。

本发明又提供一种锂二次电池，包括上述的负极材料或上述负极片。

本发明采用从固相向液相或流变相转变的相变点低的锂合金(Li_xM_1-x)和锂有机化合物(三维芳香性笼状阴离子锂化合物)互溶，形成溶液或流变相混合物负极。由于此负极为非固态，析出的单质锂处于析晶—溶解平衡中，无法形成枝晶，从而从根本上解决的锂二次电池循环过程形成枝晶的缺陷，提高了锂二次电池的使用寿命。同时，本发明负极材料中，非固态锂合金中有大量游离Li⁺和自由电子，负电荷在笼中均匀分布，导致负离子极其稳定、亲核性极弱，从而能够造成大量的游离Li⁺，使得负极材料的离子电导率和电子电导率都更好。采用上述的负极材料的锂离子电池和采用锂金属具有同等的能量密度，但循环性能和安全性得到大幅的改善。

更进一步，负极片中集流体的负极材料层外围形成隔离疏液涂层，将非固态负极材料层限制在疏液涂层限定的区域内，解决非固态负极加工难问题，可以实现非固态负极组装为电池，实现规模化生产。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1A是本发明的负极片的结构示意图。

图1B示出本发明的设置有隔离疏液涂层的负极片的示意图。

图2A是本发明的负极片与隔膜组合的结构示意图。

图2B示出本发明的设置有隔离疏液涂层的负极集流体与设置由隔离疏液涂层的有机聚合物膜的分解示意图。

其中，附图标记说明如下：

10-负极集流体；11-第一隔离疏液涂层；20-负极材料层；30-有机聚合物膜；31-第二隔离疏液涂层；32-与负极材料层20相对的区域；

具体实施方式

本发明提供一种负极材料包括锂合金和锂化合物，所述锂化合物为三维芳香性笼状阴离子锂化合物。