[发明专利]负极活性膜层及其制备方法、预锂化方法、负极极片及锂电池

说明书

一种负极活性膜层及其制备方法、预锂化方法、负极极片及锂电池，属于电池领域。负极活性膜层的制备方法包括：在保护气氛下，将氟化碳与熔融锂液混合，然后涂覆于平面载体形成涂层并静置不少于2h，以使涂层中形成氟化碳层‑氟化锂层‑锂层的三明治结构；氟化碳与熔融锂液的质量比为10:(0.5‑1)，且氟化碳的化学式为CFx，0.5≤X≤0.99，保护气氛用于抑制熔融锂液氧化。上述制备方法简单可控，形成由CF层‑LiF层‑Li层依次连接的负极活性膜层，含有负极活性膜层的预锂化方法、负极极片和锂电池均具有优异的首次效率，能够使负极极片在环境空气中长期保持稳定并具有优异的首次效率。

技术领域

本申请涉及电池领域，具体而言，涉及一种负极活性膜层及其制备方法、预锂化方法、负极极片及锂电池。

背景技术

当前，锂离子电池作为成熟的储能单元，已经逐渐融入生活的每一个部分。生活中的手机、笔记本等电器均使用锂离子电池作为其储能单元，且近年来锂离子电池也逐渐被用在动力储能方面，如电动汽车。

对锂离子电池来说，对其能量密度影响最多的因素应该是正极材料和负极材料。目前商品化使用的锂离子电池石墨负极材料存在较低的理论容量，进一步提升其容量的空间很小，远不能满足未来高容量长寿命电子设备的需求。金属及合金类材料是近年来研究较多的新型高效储锂负极材料体系，其中，硅氧材料因具有极高的理论比容量而备受关注，但其在首次充电时会形成一些不可逆容量的副产物，从而导致电池的首次效率远远达不到应用标准。

为克服这些缺陷，目前通常采用电化学预锂以及化学法预锂等方式来提高硅氧碳锂离子电池的首次效率，但是上述操作难度大且安全系数低。

发明内容

本申请提供了一种负极活性膜层及其制备方法、预锂化方法、负极极片及锂电池，其能够解决上述至少一个技术问题。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种负极活性膜层的制备方法，其包括以下步骤：

在保护气氛下，将氟化碳与熔融锂液混合，然后涂覆于平面载体形成涂层并静置不少于2h，以使涂层中形成氟化碳层-氟化锂层-锂层的三明治结构。

其中，氟化碳与熔融锂液的质量比为10:(0.5-1)，且氟化碳的化学式为CFx，0.5≤X≤0.99。

保护气氛用于抑制熔融锂液氧化。

上述制备方法简单可控，通过氟化碳与熔融锂液混合后，基于二者重量不一致等原因导致二者进行分层，此时由于氟化碳为低氟碳比，因此能够与熔融锂液进行氟化反应，以在氟化碳层与锂层之间形成氟化锂的过渡层，即获得CF层-LiF层-Li层的三明治结构的负极活性膜层。应理解的是，保护气氛是指基本不含有与熔融锂液反应的气氛。静置过程可以在保护气氛的保护下进行，避免氧化，有效降低制作成本。上述制备方法制得的负极活性膜层呈CF层-LiF层-Li层的三明治结构，其利用CF层-LiF层作为保护Li层的保护层，防止外界环境对于Li层的影响，使Li层置于空气中能够保持长期稳定，避免被氧化；并且由于CF层-LiF层具有较佳的疏水性，因此，将该负极活性膜层应用于负极极片后，即使该负极极片暴露在潮湿大气中12h，也能够具有优异的首次效率，显示出优异的电性能。

在第二方面，本申请示例提供了一种负极活性膜层，其包括依次连接的氟化碳层、氟化锂层以及锂层。

其中，负极活性膜层呈CF层-LiF层-Li层的三明治结构，其利用CF层-LiF层作为保护Li层的保护层，防止外界环境对于Li层的影响，使Li层置于空气中能够保持长期稳定，避免被氧化；并且由于CF层-LiF层具有较佳的疏水性，因此，将该负极活性膜层应用于负极极片后，即使该负极极片暴露在潮湿大气中，也能够具有优异的首次效率，显示出优异的电性能。

在第三方面，本申请示例提供了一种预锂化方法，其包括：