一种锂金属电池正极片及锂金属电池制造技术

本发明专利技术属于锂电池技术领域，尤其涉及一种锂金属电池正极片，包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体至少一表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料、供锂材料、导电剂和粘结剂，所述正极活性材料的脱嵌锂电压大于所述供锂材料的脱嵌锂电压。另外，本发明专利技术还提供一种含有该正极片的锂金属电池。相比于现有技术，本发明专利技术的正极片通过采用具备不同脱嵌锂电位的材料搭配，控制放电截止电压，在负极光铜箔上形成一层金属锂，从而提高金属锂电池的循环性能。

A Lithium Metal Battery Positive Plate and Lithium Metal Battery

The invention belongs to the technical field of lithium battery, in particular to a positive plate of lithium metal battery, including a cathode collector and a positive active material layer coated on at least one surface of the cathode collector. The positive active material layer comprises a positive active material, a lithium donor material, a conductive agent and a binder. The de-intercalation voltage of the positive active material is greater than that of the lithium donor material. Lithium insertion voltage. In addition, the invention also provides a lithium metal battery containing the positive plate. Compared with the existing technology, the positive plate of the invention can form a layer of metal lithium on the negative Aurora copper foil by controlling the discharge cut-off voltage by using materials with different de-intercalation potential, thereby improving the cycle performance of the metal lithium battery.

【技术实现步骤摘要】
一种锂金属电池正极片及锂金属电池
本专利技术属于锂电池
，尤其涉及一种锂金属电池正极片及锂金属电池。
技术介绍
锂离子电池由于其工作电压高、自放电小、无记忆效应、对环境友好等特点而广泛应用于各种电子设备和电动储能设备中。尤其是在手机中的应用，由于手机越来越轻薄化，对电池的能量密度要求越来越高。为了提升锂离子电池的能量密度，关键是寻找高容量的正负极活性材料。金属锂负极理论比容量为3860mAh/g，电压平台为-3.04V(vs标准氢电极)，并具有极好的导电性，非常适合作为高能量密度电池的负极。金属锂负极可以有两种形式：一是直接用金属锂箔做负极，二是采用光铜箔做负极。直接用锂箔做负极，电池的循环性能优异，但是，由于锂箔的强反应活性，对环境的要求很高，比如要全程干燥环境。用光铜箔做负极，对环境要求不高，常规环境即可，但是电池的循环性能很差，一般在50次以内。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂金属电池正极片，通过采用具备不同脱嵌锂电位的材料搭配，控制放电截止电压，在负极光铜箔上形成一层金属锂，从而提高金属锂电池的循环性能。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种锂金属电池正极片，包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体至少一表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料、供锂材料、导电剂和粘结剂，所述正极活性材料的脱嵌锂电压大于所述供锂材料的脱嵌锂电压。作为本专利技术所述的锂金属电池正极片的一种改进，所述正极活性材料的脱嵌锂电压为3.0～4.8V，所述供锂材料的脱嵌锂电位为1.0～3.65V。作为本专利技术所述的锂金属电池正极片的一种改进，所述正极活性材料包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍锰二元材料和磷酸钴锂中的至少一种。作为本专利技术所述的锂金属电池正极片的一种改进，所述供锂材料包括磷酸铁锂和/或钒酸锂。作为本专利技术所述的锂金属电池正极片的一种改进，所述正极活性材料、所述供锂材料、所述粘结剂和所述导电剂的质量比为81～94:5～15:0.5～2:0.5～2。作为本专利技术所述的锂金属电池正极片的一种改进，所述正极活性物质层的浆料粘度为5000～8000mPa·s，所述正极活性物质层的固含量为50％～75％。作为本专利技术所述的锂金属电池正极片的一种改进，所述导电剂包括乙炔黑、科琴黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。作为本专利技术所述的锂金属电池正极片的一种改进，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯和聚酰胺中的一种或几种。本专利技术的有益效果之一在于：本专利技术由于正极片采用具备不同脱嵌锂电位的材料搭配，在第一次充电时，正极活性材料的锂都可以脱出并沉积在负极的光铜箔上面，在放电时，控制放电下限电压，让供锂材料基本不嵌锂或只嵌少量锂，从而在负极铜箔上面留下一层薄的锂金属层，该锂金属层起到与锂箔类似的作用，因此，采用该正极片能有效提高电池循环性能。本专利技术的目的之二在于：提供一种锂金属电池，包括正极片、负极片、间隔设置于所述正极片和负极片之间的隔膜，以及电解液，所述正极片为前文所述的锂金属电池正极片，所述负极片为光铜箔。作为本专利技术所述的锂金属电池的一种改进，所述隔膜包括聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯和聚丙烯复合膜、聚酰亚胺膜和芳纶中的任意一种。本专利技术的有益效果之二在于：本专利技术的电池采用了前文所的正极片，该正极片通过采用具备不同脱嵌锂电位的材料搭配，电池在充放电过程中，只要控制放电截止电压，即可在负极光铜箔上形成一层金属锂，该层金属锂起到的作用类似与常规的金属锂箔，从而提高金属锂电池的循环性能。除此之外，由于在电池制备过程中避免了金属锂箔的引入，因此对环境的要求不高，常规环境即可。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。实施例1本实施例提供一种锂金属电池，包括正极片、负极片、间隔设置于正极片和负极片之间的隔膜，以及电解液，正极片包括正极集流体以及涂覆于正极集流体至少一表面的正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性材料、供锂材料、导电剂和粘结剂，正极活性材料的脱嵌锂电压大于供锂材料的脱嵌锂电压。正极活性材料的脱嵌锂电压为3.0～4.8V，供锂材料的脱嵌锂电位为1.0～3.65V。负极片为光铜箔。隔膜为聚乙烯膜。正极活性材料为钴酸锂。供锂材料为磷酸铁锂。正极活性材料、供锂材料、粘结剂和导电剂的质量比为81～94:5～15:0.5～2:0.5～2。正极活性物质层的浆料粘度为5000～8000mPa·s，正极活性物质层的固含量为50％～75％。导电剂为乙炔黑。粘结剂为聚偏氟乙烯。实施例2本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为钴酸锂。供锂材料为钒酸锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例3本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为钴酸锂。供锂材料为磷酸铁锂和钒酸锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例4本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为锰酸锂。供锂材料为磷酸铁锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例5本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为锰酸锂。供锂材料为钒酸锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例6本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为锰酸锂。供锂材料为磷酸铁锂和钒酸锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例7本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为镍钴锰酸锂。供锂材料为磷酸铁锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例8本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为镍钴锰酸锂。供锂材料为钒酸锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例9本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为镍钴锰酸锂。供锂材料为磷酸铁锂和钒酸锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例10本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为镍钴铝酸锂。供锂材料为磷酸铁锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例11本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为镍钴铝酸锂。供锂材料为钒酸锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例12本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为镍钴铝酸锂。供锂材料为磷酸铁锂和钒酸锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例13本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为镍锰二元材料。供锂材料为磷酸铁锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例14本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为镍锰二元材料。供锂材料为钒酸锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例15本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为镍锰二元材料。供锂材料为磷酸铁锂和钒酸锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例16本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为磷酸钴锂。供锂材料为磷酸铁锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例17本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为磷酸钴锂。供锂材料为钒酸锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例18本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为磷酸钴锂。供锂材料为磷酸铁锂和钒酸锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例19本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为钴酸锂和锰酸锂。供锂材料为磷酸铁锂。其余的同实施例1，这里不再赘述。实施例20本实施例与实施例1不同的是：正极活性材料为锰酸锂和镍钴锰酸锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂金属电池正极片，包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体至少一表面的正极活性物质层，其特征在于：所述正极活性物质层包括正极活性材料、供锂材料、导电剂和粘结剂，所述正极活性材料的脱嵌锂电压大于所述供锂材料的脱嵌锂电压。

【技术特征摘要】
1.一种锂金属电池正极片，包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体至少一表面的正极活性物质层，其特征在于：所述正极活性物质层包括正极活性材料、供锂材料、导电剂和粘结剂，所述正极活性材料的脱嵌锂电压大于所述供锂材料的脱嵌锂电压。2.根据权利要求1所述的锂金属电池正极片，其特征在于：所述正极活性材料的脱嵌锂电压为3.0～4.8V，所述供锂材料的脱嵌锂电位为1.0～3.65V。3.根据权利要求1所述的锂金属电池正极片，其特征在于：所述正极活性材料包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍锰二元材料和磷酸钴锂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的锂金属电池正极片，其特征在于：所述供锂材料包括磷酸铁锂和/或钒酸锂。5.根据权利要求1所述的锂金属电池正极片，其特征在于：所述正极活性材料、所述供锂材料、所述粘结剂和所述导电剂的质量比为81～94:5～15:0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐雄文，涂健，王志斌，
申请(专利权)人：湖南立方新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43