[发明专利]一种改性负极极片及其制备方法和应用有效

专利信息
申请号: 202110041391.1 申请日: 2021-01-13
公开(公告)号: CN112909228B 公开(公告)日: 2022-05-24
发明(设计)人: 冯建林 申请(专利权)人: 中科(马鞍山)新材料科创园有限公司
主分类号: H01M4/36 分类号: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
代理公司: 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人: 巩克栋
地址: 243000 安徽省马鞍山市马*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 改性 负极 及其 制备 方法 应用
【说明书】:

发明提供了一种改性负极极片及其制备方法和应用,所述负极极片包括锂片和依次包覆在锂片表面的第一包覆层和第二包覆层;所述第一包覆层包括石墨,所述第二包覆层包括氧化铝。本发明采用金属锂片作为负极极片,并对其进行两次包覆改性处理,可解决由于存在锂枝晶、负极沉淀、负极副反应现象,所带来的电池安全性问题,还提高了锂离子电池能量密度和循环性。

技术领域

本发明属于新能源动力电池领域,涉及一种改性负极极片及其制备方法和应用。

背景技术

为了满足实际锂离子应用的需求,必须开发具有高能量/功率密度和长充电-放电寿命的二次电池。由于金属锂具有极高的理论比容量(3860mAh/g)和低氧化还原电位,因此被认为是理想的锂负极材料。但从电池实际应用的角度来看,金属锂负极需要在倍率,比容量和充电放电稳定性方面进行重大改善。一方面,需要锂负极的面容量大于10mAh/cm2,以期实现电池的能量密度能达到500Wh/kg;另一方面,下一代电池应用需要锂负极在大于10mAh/cm2的电流密度下实现快速充放电。然而,锂金属在充放电循环过程中容易产生不可控的枝晶生长,电极体积膨胀,以及固态电解质界面膜的不稳定等问题,造成的安全性和循环性问题而受限。而这些问题在大电流密度、大容量充放条件下会更加严重,极大地影响电池循环稳定性和使用寿命。

CN108417800A公开一种石墨烯包覆石墨/金属复合粉体负极材料及制备方法,所述方法包括:先通过金属对氧化改性石墨材料进行掺杂得到石墨/金属复合粉体,然后将热氧化的聚丙烯腈低聚物固体与石墨/金属复合粉体混合均匀,之后经过烘烤、煅烧处理,最后得到石墨烯包覆石墨/金属复合粉体负极材料。其制得的石墨烯包覆石墨/金属复合粉体负极材料。

CN106486653A公开了一种液相包覆改性石墨负极材料及其制备方法,由石墨细粉800~1200份和液态包覆剂制备而成,将石墨细粉与液态包覆剂在高速混料机中保温加热高速混合,加入连续包覆机中进行包覆得到前驱体,在管式炉中惰性气体保护下进行高温热处理,保温,冷却至室温,即得液相包覆改性石墨负极材料。

上述方案存在有电池能量密度低或安全性差等问题,因此,开发一种安全且能量密度高的负极极片是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性负极极片及其制备方法和应用,所述负极极片包括锂片和依次包覆在锂片表面的第一包覆层和第二包覆层;其中,所述第一包覆层包括石墨,所述第二包覆层包括氧化铝。本发明采用金属锂片作为负极极片,并对其进行两次包覆改性处理,可解决由于存在锂枝晶、负极沉淀、负极副反应现象,所带来的电池安全性问题,还提高了锂离子电池能量密度和循环性。

为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:

第一方面,本发明提供了一种改性负极极片,所述负极极片包括锂片和依次包覆在锂片表面的第一包覆层和第二包覆层;其中,所述第一包覆层包括石墨,所述第二包覆层包括氧化铝。

本发明通过在锂片表面包覆第一包覆层和第二包覆层解决了锂枝晶、负极沉淀、负极副反应现象,提高了电池安全性问题,还提高了锂离子电池能量密度和循环性。

优选地,所述第一包覆层还包括包覆剂。

优选地,所述包覆剂包括Li6Si2和/或Li2S。

本发明通过利用Li6Si2或Li2S对石墨材料包覆,有助于金属锂片作为负极时提高锂离子交换能力,提高锂离子嵌入和脱出,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。石墨本身较为稳定,在嵌入和脱出过程中提高了金属锂片的稳定性。

第二方面,本发明提供了一种如第一方面所述改性负极极片的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:

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