[发明专利]一种金属锂复合带的制备方法

说明书

本发明公开了一种脉冲动态电沉积制备金属锂复合带的方法，首先将负极集流体、含锂正极、电解液组装成软包电芯，然后采用恒电位剥离脉冲和沉积脉冲进行集流体表面活化处理，最后采用周期换向脉冲进行动态电沉积，对软包电芯拆解，得到超薄锂复合带。本发明通过动态电沉积的方法获得具有良好电性能、高致密度的金属锂复合带。

技术领域

本发明属于锂电池中的高比容量负极材料技术领域，尤其涉及一种具有良好均匀性，高致密度的金属锂复合带的制备方法。

背景技术

锂金属由于其超高比容量（3860 mAh g^-1）和低的电化学电位（−3.04 V vs 标准氢电极）被认为是锂电池的理想负极材料。而商业化的金属锂箔厚度往往大于50μm，相比于正极锂容量远远过量，具有低的锂利用率。同时因为受延展法制备工艺限制，在宽幅上无法满足大尺寸锂的需求。

电沉积法就是利用电解原理在材料表面上镀上金属或合金的过程。对于金属锂而言，采用电沉积的方法能够有效制备出大面积、任意厚度的金属锂。但由于金属锂活性较强，在沉积过程中容易形成枝晶，沉积的锂粉化严重导致低的粘附力，具有严重的安全隐患。

脉冲电沉积与直流电沉积相比，具备电流效率高，镀层均匀细致等优点，更容易得到纳米晶镀层。并且脉冲电沉积可通过控制波形、频率、通断比及平均电流密度等参数，获得具有特殊性能的纳米镀层。

虽然目前脉冲电沉积被广泛应用于贵金属的电镀中，然而锂金属的脉冲动态电沉积研究还未见报道。此外，现有的锂金属电沉积往往局限于小尺寸镀锂，并且沉积锂的均匀性和致密性尚有欠缺，无法满足锂电池行业的发展需求。

发明内容

有鉴于现有技术上的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有良好均匀性、高致密度的金属锂复合带的制备方法，用于锂电池中。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种金属锂复合带的制备方法，包括如下步骤：

（1）首先选取负极集流体、含锂正极、电解液组装成软包电芯；

（2）然后采用恒电位剥离脉冲和恒电位沉积脉冲对步骤（1）中得到的软包电芯的负极集流体进行表面活化处理；

（3）对步骤（2）得到的软包电芯进行周期换向脉冲动态电沉积；

（4）将（3）中电沉积后的软包电芯拆解，得到超薄锂复合带。

所述的一种金属锂复合带的制备方法，其步骤（1）中负极集流体选自厚8～13μm银碳铜箔、厚20μm镍箔中的至少一种。

所述的一种金属锂复合带的制备方法，其步骤（1）中含锂正极为钴酸锂、磷酸铁锂、金属锂中的至少一种。

所述的一种金属锂复合带的制备方法，其步骤（1）中电解液的溶质为六氟磷酸锂，溶剂为氟代碳酸乙烯酯（FEC）、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚（HFE）、三氟乙基甲基碳酯（FEMC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸乙烯酯（EC）中的至少两种。溶剂是质量比为1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚：三氟乙基甲基碳酯：氟代碳酸乙烯酯=2：6：2的混合溶液，或质量比为碳酸乙烯酯：碳酸二甲酯=1：1的混合溶液，或质量比为三氟乙基甲基碳酯：氟代碳酸乙烯酯=1：1的混合溶液。

所述的一种金属锂复合带的制备方法，其步骤（2）中恒电位剥离脉冲振幅为1～4V，脉冲频率为10～1000Hz，持续时间为1s～30s。

所述的一种金属锂复合带的制备方法，其步骤（2）中恒电位沉积脉冲振幅为-4～-1V，脉冲频率为10～1000Hz，持续时间为1s～30s。