[发明专利]一种高安全性的锂复合负极片及其制备方法、固体锂电池

说明书

本发明涉及固体锂电池的技术领域，公开了一种高安全性的锂复合负极片及其制备方法、固体锂电池。一种高安全性的锂复合负极片，包括注锂三维多孔氧化铜基片、包裹三维多孔氧化铜基片的锂层以及包裹修饰在锂层外侧的氯化聚多碳烯酸/g‑C₃N₄。氯化聚多碳烯酸/g‑C₃N₄提供与锂反应的位点，促进锂离子传输并抑制锂枝晶生长；锂在三维多孔氧化铜基片内体积膨胀被限制，增强充放电过程中锂的稳定性；氯化聚多碳烯酸和金属锂反应，形成高弹性和离子导电的氯化聚多碳烯酸/锂界面，提升SEI界面稳定性；从而有效提升了负极片的电导率和循环寿命，安全性提升。

技术领域

本发明涉及固体锂电池的技术领域，尤其涉及一种高安全性的锂复合负极片及其制备方法、固体锂电池。

背景技术

商用锂离子电池(LIB)具有高能量密度、设计灵活性和易操作性，在储能和电动汽车领域占据主导地位，传统锂离子电池能量密度已经接近极限，因此对高能量密度存储系统日益增长的需求和实际应用刺激了高级二次电池的深入研究；金属锂具有极高的理论比容量(3862mAh/g或2061mAh/cm³)，最低的密度(0.53g/cm³)和氧化还原电位(与标准氢电极电位相比为-3.040V),成为了先进锂二次电池的一种非常有前途的负极；然而金属锂负极在实际应用中仍然面临着一系列技术难题，如固体电池充放电引起大的体积变化使得表面固体电解质界面SEI不稳定，降低库伦效率和循环寿命，锂枝晶持续生长导致潜在的安全隐患等。因此抑制锂金属膨胀，避免锂枝晶生长从而提高固体电池循环寿命成为目前的研究热点。申请号为CN202010210998.3的专利公开了“低膨胀金属锂负极及其制备方法、锂电池”，通过将熔融的锂在毛细作用下注入多空氧化铝内部空隙，多孔氧化铝提供的骨架空间保证了锂离子脱嵌过程中锂金属几乎没有体积变化，进而提高固体电池循环寿命。

现有的技术方案利用氧化铝多孔结构抑制了锂金属的体积膨胀，尽管加入了碳纳米管作为导电剂，但是氧化铝与金属锂界面为机械接触，且氧化铝导电性差，界面阻抗高，锂金属负极局部电场分布不均匀，在充电过程中锂沉积不均匀易形成锂枝晶，锂枝晶生长会穿透电解质膜层，造成固体电池内短路，引起电池起火甚至爆炸等安全问题，存在潜在的安全隐患，因而具有一定的技术局限性。

发明内容

针对负极片内需抑制锂枝晶生长、控制锂的发热膨胀并提升SEI稳定性以降低负极片电阻来提高电导率，延长循环寿命的问题，本发明提供一种高安全性的锂复合负极片，可以有效控制锂的发热膨胀、抑制锂枝晶生长和提升SEI稳定性，具有高电导率和长循环寿命的优点；本发明另一目的是提供一种高安全性的锂复合负极片的制备方法，制备出来的锂复合负极片，可以有效控制锂的发热膨胀、抑制锂枝晶生长和提升SEI稳定性，具有高电导率和长循环寿命的优点；本发明另一目的是提供一种含高安全性的锂复合负极片的固体锂电池，具有高电导率和长循环寿命的优点。

本发明由以下技术方案来实现：

一种高安全性的锂复合负极片，包括注锂三维多孔氧化铜基片、包裹三维多孔氧化铜基片的锂层以及包裹修饰在锂层外侧的氯化聚多碳烯酸/g-C₃N₄。