[发明专利]一种锂/钠离子电池负极及其制备方法

说明书

本发明属于金属离子电池技术领域，公开了一种锂/钠离子电池负极及其制备方法，包括商业化锂/钠离子电池的负极和电子绝缘体修饰层；所述电子绝缘体修饰层在商业化锂/钠离子电池的负极表面限域化包覆，头盔式包覆在负极片上表面，为多孔状薄膜；所述商业化锂/钠离子电池负极包括金属集流体、活性材料、导电添加剂和连接剂。本发明在锂/钠离子负极的表面以喷雾法喷涂包含绝缘组分的溶液的形式或通过物理气相沉积或者化学气相沉积的方法在负极表面包覆一层薄且均匀的绝缘层，操作简单，与现有生产制备工艺的兼容性强；且包覆效果均一、稳定，且高效，能实现大面积的电极片的包覆；同时喷涂方法减少了颗粒包覆的面积，也降低了材料成本。

技术领域

本发明属于金属离子电池技术领域，尤其涉及一种防止在锂/钠离子电池负极表面产生析锂/钠现象的锂/钠离子电池负极及其制备方法和应用。

背景技术

目前，锂离子电池在工作过程中，由于正负极容量失配、快速充放电或其他设计缺陷或者滥用等原因，导致部分锂离子无法被负极活性材料正常存储容纳。而电极表面由于更短的锂离子扩散路径，以及活性材料颗粒和导电剂优异的电导性，锂离子在负极表面容易得到电子还原成锂原子，如果这些锂原子不能够活性材料快速存储吸收，则在负极表面团聚形成金属锂单质，该现象也被称为析锂。这些单质锂通常以枝晶的形式存在，不仅消耗电解液，还容易生成没有活性的“死”锂与不均匀的固体电解质膜(SEI)，从而恶化循环性能，是导致锂离子电池性能衰减的重要原因之一。另外，树枝状的锂枝晶容易刺穿隔膜而造成电池内短路，甚至引起起火、爆炸等灾难性后果。

因此，抑制负极表面锂析出及枝晶生长对电池安全性能和电化学性能提升极为重要。目前虽通过导电碳层包覆活性材料形成锂离子缓冲层，或采用金属氧化物修饰等方法提升电解液浸润性进而加速锂离子的扩散速率，使电池的快充性能得到了提升，但由于表面高的电导性，电极表面析锂问题仍旧存在。在活性材料表面包覆绝缘层是一个可行的方法，构建表面绝缘包覆的核壳结构，有效避免锂离子在活性材料表面得到电子还原成单质锂。显然，该方法的缺点也非常明显。核壳式包覆使得活性物质颗粒相互之间的有效接触面积降低，大幅减少了负极内部的电子传输路径，而且活性材料之间更依赖于电子的隧穿效应实现电子的传输，以保证电化学反应的顺利进行。因此通常要求包覆层厚度较薄，以便于提高电子隧穿效应。实际上，电子隧穿效应的传输速率远比不上颗粒之间直接的电子传输，这必将导致电池倍率性能的快速下降。从材料制备角度来说，薄的包覆层加大了生产工艺的难度，对设备的要求也较高，显著提高成本，因此大规模应用目前还比较难以实现。另一方面，如果包覆层有粘性，还会导致活性材料颗粒与颗粒之间出现粘接，分散性差，不利于活性颗粒导电添加剂、粘结剂之间的均匀混合，导致后期的电极片制备效果差。由于钠离子电池的工作原理类似于锂离子电池，上述现象及困境同样也出现在钠离子电池领域。因此，目前急需提供一种新型锂/钠离子电池负极结构及制备方法，有效预防在电极表面的金属锂/钠析出，提高锂/钠离子电池的安全性及电化学性能。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的锂/钠离子电池负极的表面存在析锂/钠现象，增加了电解液消耗，恶化循环性能，导致锂离子电池性能衰减，树枝状的锂枝晶容易刺穿隔膜而造成电池内短路，甚至引起起火、爆炸等灾难性后果。而当前通过将粉体活性材料外层包覆绝缘层以构建成核壳式结构的方法，成本高，生产工艺难度大。同时也会影响电极内部的电子与离子传输。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种锂/钠离子电池负极及其制备方法。

本发明是这样实现的，一种锂/钠离子电池负极包括：

锂/钠离子电池负极包括：

商业化锂/钠离子电池的负极和负极上表面的电子绝缘体修饰层；

所述电子绝缘体修饰层在商业化锂/钠离子电池的负极表面限域化(只包覆上层电极材料)包覆，呈头盔式包覆在负极片上表面，为多孔状薄膜；

所述商业化锂/钠离子电池负极包括金属集流体、活性材料、导电添加剂和粘接剂。