[发明专利]无锂电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种无锂电池及其制备方法，所述无锂电池包含正极、负极、隔膜和锂非水电解质，其中所述负极包含：金属基材，所述金属基材包含选自由Mg、Ca、Al、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Ag、Zn、Cd、P和Hg组成的组中的至少一种金属；在所述金属基材上形成的锂‑金属合金层；以及在所述锂‑金属合金层上形成的锂镀层。

技术领域

与相关申请的交叉引用

本申请要求向韩国知识产权局于2020年5月8日提交的第10-2020-0055157号韩国专利申请和于2021年1月21日提交的第10-2021-0008511号韩国专利申请的权益，所述专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。

本公开内容涉及一种无锂电池及其制备方法。

背景技术

由于化石燃料的使用迅速增加，对替代能源或清洁能源的使用需求日益增长，其中，研究最为活跃的领域是利用电化学的发电和蓄电领域。

目前，二次电池是利用这类电化学能量的电化学装置的代表性例子，并且其使用范围有逐渐扩大的趋势。

近来，随着对移动装置如便携式电脑、移动电话和照相机的技术开发和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增长。在这样的二次电池之中，已经对锂二次电池进行了许多研究，锂二次电池表现出高能量密度和工作电位，循环寿命长且自放电率低，已被商业化和广泛使用。

一般而言，锂二次电池具有其中非水电解液浸渍到包含正极、负极和多孔隔膜的电极组件中的结构。此外，通常正极是将包含正极活性材料的正极混合物涂布在铝箔上而制成，负极是将包含负极活性材料的负极混合物涂布在铜箔上而制成。

通常，正极活性材料使用锂过渡金属氧化物，负极活性材料使用碳系材料。

然而最近，使用锂金属本身作为负极活性材料的锂金属电池已经商业化。此外，在制备电极时仅使用集电器作为负极、通过充电从正极提供锂、并使用锂金属作为负极活性材料的无锂电池正在积极研究中。从高能量密度的角度来看，无锂电池被认为是一种能实现最高能量密度的电池概念。

然而，在上述负极中，锂镀层通过由充电引起的电沉积在集电器上形成。此时，在集电器上形成电沉积密度低的锂镀层，并且电解液的副反应严重，导致寿命特性快速劣化。

因此，需要开发一种能够解决上述问题并增加锂镀层的电沉积密度的无锂电池。

发明内容

【技术问题】

因此，本公开内容旨在解决上述问题和其它尚未解决的技术问题。

具体地，本公开内容的目的在于提供一种无锂电池，其中能够通过更简单的方法在负极上形成具有高电沉积密度的锂镀层。

本公开内容的另一个目的是防止无锂电池的副反应，从而改善寿命特性。

【技术方案】

为实现上述目的，根据本公开内容的一个实施方式，提供了一种包含正极、负极、隔膜和锂非水电解质的无锂电池，其中所述负极包含金属基材，所述金属基材包含选自由Mg、Ca、Al、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Ag、Zn、Cd、P和Hg组成的组中的至少一种金属；在所述金属基材上形成的锂-金属合金层；以及在所述锂-金属合金层上形成的锂镀层，其中所述锂-金属合金层中所含的金属是所述金属基材中所含的金属。

所述锂-金属合金层和所述锂镀层可以是通过将所述无锂电池充电而形成的。

此时，所述正极的单位面积容量(mAh/cm²)可大于所述负极的单位面积容量。

所述金属基材可包含选自由Si、Ge、Sn、Sb、Mg、Bi、As、Pb、P和Zn组成的组中的至少一种金属。