[发明专利]复合负极极片及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种复合负极极片，其特征在于，包括集流体金属-金属锂复合基底，以及设置在所述集流体金属-金属锂复合基底上的碳纤维-含锂金属复合结构；

所述碳纤维-含锂金属复合结构包括质量比为1-18:6的三维骨架以及填充于骨架空隙的含锂金属；

所述三维骨架包括质量比为60-80:10-30:1-5:0-5的碳纤维、聚合物、表面活性剂和增韧剂；

所述三维骨架是将直径为0.1-0.8mm的丝材通过熔融沉积技术在所述集流体金属-金属锂复合基底上3D打印得到的。

2.根据权利要求1所述的复合负极极片，其特征在于，所述三维骨架为柱状结构和/或三维网状结构。

3.根据权利要求1-2任一项所述的复合负极极片，其特征在于，所述集流体金属-金属锂复合基底是将金属锂与集流体金属复合得到的，其中，所述复合的方法选自冷压、热压、熔融刮涂、脉冲激光沉积、原子沉积和真空蒸镀中的一种或几种组合。

4.根据权利要求1或2所述的复合负极极片，其特征在于，所述含锂金属选自金属锂或锂合金中的至少一种，所述金属锂选自熔融金属锂、锂粉和锂带中的一种，所述锂合金包括Li-In合金、Li-Al合金、Li-Sn合金、Li-Mg合金和Li-Ge合金。

5.根据权利要求3所述的复合负极极片，其特征在于，所述含锂金属选自金属锂或锂合金中的至少一种，所述金属锂选自熔融金属锂、锂粉和锂带中的一种，所述锂合金包括Li-In合金、Li-Al合金、Li-Sn合金、Li-Mg合金和Li-Ge合金。

6.根据权利要求1或2所述的复合负极极片，其特征在于，所述聚合物选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、聚氧化乙烯、聚乳酸、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯、聚碳酸酯、聚己内酯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和热塑性聚氨酯中的一种或多种；和/或

所述增韧剂选自环状酸酐型、环氧型和恶唑啉型中的一种或几种组合；和/或

所述集流体金属为铜。

7.一种复合负极极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将质量比为60-80:10-30:1-5:0-5的碳纤维、聚合物、表面活性剂和增韧剂预处理后制备成丝材；

在集流体上复合金属锂，得到集流体金属-金属锂复合基底；

在所述集流体金属-金属锂复合基底上通过熔融沉积技术进行3D打印得到三维骨架；

用含锂金属填充所述三维骨架空隙，并加压成型制备碳纤维-含锂金属复合结构，得到所述复合负极极片，其中，所述三维骨架与所述含锂金属质量比为1-18:6。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述预处理步骤具体为：将所述碳纤维、聚合物、表面活性剂和增韧剂在有机溶剂中混合并搅拌进行均质处理，然后去除所述有机溶剂并粉碎。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，在集流体上复合金属锂的方法选自冷压、热压、熔融刮涂、脉冲激光沉积、原子沉积和真空蒸镀中的一种或几种组合。

10.一种锂离子电池，由权利要求1-6任一项所述的复合负极极片制备而成。