一种负极片及含有该负极片的金属锂电池制造技术

本发明专利技术属于电池技术领域，尤其涉及一种负极片，包括铜箔以及涂覆于所述铜箔的至少一表面的涂碳层，所述铜箔的厚度为4～20μm，所述涂碳层的厚度为0.5～100μm，所述涂碳层的面密度为1～1000g/m

【技术实现步骤摘要】
一种负极片及含有该负极片的金属锂电池
本专利技术属于电池
，尤其涉及一种负极片及含有该负极片的金属锂电池。
技术介绍
高端通信终端、电动汽车、航空航天、大型储能站等新兴行业已经进入了快速发展的阶段，因此，高能量密度存储已成为当务之急。锂金属电池(LMBs)是最有希望的下一代高能量密度存储设备之一，能够满足新兴行业的严格要求。然而，直接应用金属锂可能带来安全问题、较差的倍率和循环性能，甚至负极材料在电池内部的粉碎。这些缺点严重阻碍了LMBs的商业化。为了解决上述问题，一种新型金属锂电池应运而生，即用光铜箔取代锂箔，负极用光铜箔，充电时正极的锂沉积在铜箔上，作为金属锂电池的锂负极。但是，由于锂在铜箔上沉积不均匀，导致电池的循环性能很差。有鉴于此，确有必要提供一种能量密度高且循环性能佳的负极片以及含有该负极片的金属锂电池。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种负极片，使锂均匀的沉积在其上面，降低锂枝晶短路的风险，提高循环性能。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种负极片，包括铜箔以及涂覆于所述铜箔的至少一表面的涂碳层，所述铜箔的厚度为4～20μm，所述涂碳层的厚度为0.5～100μm，所述涂碳层的面密度为1～1000g/m2。优选的，所述铜箔的厚度为8～15μm。优选的，所述涂碳层的厚度为10～50μm。涂碳层的厚度过大会影响表面锂沉积的均匀性，涂碳层的厚度过小则可能导致涂碳层不均匀，也会影响锂沉积的均匀性。优选的，所述涂碳层的面密度为100～500g/m2。涂碳层的面密度过大会导致单位面积的碳含量多，影响后续电解液浸润和锂的均匀沉积，涂碳层的面密度过小会导致涂覆不均匀，出现铜箔裸露区域，造成锂沉积不均匀。优选的，所述涂碳层中包括石墨、无定型碳、石墨烯和硬碳中的一种或多种材料。本专利技术的另一个目的在于提供一种金属锂电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液，所述正极片、所述隔膜以及所述负极片依序叠片、卷绕或叠片加卷绕形成电芯，所述负极片为前文所述的负极片。优选的，所述正极片的容量大于所述负极片的容量。优选的，电池的保有容量CB≤0.8。CB值是指单位面积负极容量相对正极容量的比。也就是说，电池的负极容量小于或等于正极容量的80％。需要说明的是，当CB值等于1时，即正极容量等于负极容量，此时，正极的锂可以完全嵌入负极的石墨中，也就是说负极片的表面不会有锂层。而当CB值小于1时，即负极容量小于正极容量，此时，正极会有部分的锂未嵌入负极的石墨中而在负极表面形成锂层，负极表面的锂层保证了循环过程中的锂源。当电池的负极容量相比于正极容量的值更小时，电池负极的表面才能留有更多的锂源，才能更好的提高电池的循环性能。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种负极片，包括铜箔以及涂覆于所述铜箔的至少一表面的涂碳层，所述铜箔的厚度为4～20μm，所述涂碳层的厚度为0.5～100μm，所述涂碳层的面密度为1～1000g/m2。相比于现有技术，本专利技术的负极片能使锂均匀的沉积在其上面，降低锂枝晶短路的风险，从而提高金属锂电池的循环性能。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。对比例1一种金属锂电池包括正极片、负极片、隔膜以及电解液，正极片、隔膜以及负极片依次叠片、卷绕或叠片加卷绕形成电芯，负极片为光铜箔。实施例1一种负极片，包括铜箔以及涂覆于铜箔的至少一表面的涂碳层，铜箔的厚度为4μm，涂碳层的厚度为0.5μm，涂碳层的面密度为1g/m2。涂碳层中含有石墨。一种金属锂电池包括正极片、负极片、隔膜以及电解液，正极片、隔膜以及负极片依序叠片、卷绕或叠片加卷绕形成电芯，负极片为实施例的负极片。正极片的容量大于负极片的容量。电池的保有容量CB≤0.8。实施例2本实施例与实施例1不同的是：铜箔的厚度为6μm，涂碳层的厚度为10μm，涂碳层的面密度为100g/m2。涂碳层中含有无定型碳。其余同实施例1，这里不再赘述。实施例3本实施例与实施例1不同的是：铜箔的厚度为8μm，涂碳层的厚度为20μm，涂碳层的面密度为200g/m2。涂碳层中含有石墨烯。其余同实施例1，这里不再赘述。实施例4本实施例与实施例1不同的是：铜箔的厚度为10μm，涂碳层的厚度为30μm，涂碳层的面密度为300g/m2。涂碳层中含有硬碳。其余同实施例1，这里不再赘述。实施例5本实施例与实施例1不同的是：铜箔的厚度为12μm，涂碳层的厚度为40μm，涂碳层的面密度为400g/m2。涂碳层中含有石墨和无定型碳。其余同实施例1，这里不再赘述。实施例6本实施例与实施例1不同的是：铜箔的厚度为14μm，涂碳层的厚度为50μm，涂碳层的面密度为500g/m2。涂碳层中含有无定型碳和石墨烯。其余同实施例1，这里不再赘述。实施例7本实施例与实施例1不同的是：铜箔的厚度为15μm，涂碳层的厚度为60μm，涂碳层的面密度为600g/m2。涂碳层中含有无定型碳和硬碳。其余同实施例1，这里不再赘述。实施例8本实施例与实施例1不同的是：铜箔的厚度为16μm，涂碳层的厚度为70μm，涂碳层的面密度为700g/m2。涂碳层中含有石墨和硬碳。其余同实施例1，这里不再赘述。实施例9本实施例与实施例1不同的是：铜箔的厚度为18μm，涂碳层的厚度为80μm，涂碳层的面密度为800g/m2。涂碳层中含有石墨、无定型碳和硬碳。其余同实施例1，这里不再赘述。实施例10本实施例与实施例1不同的是：铜箔的厚度为20μm，涂碳层的厚度为100μm，涂碳层的面密度为1000g/m2。涂碳层中含有无定型碳、石墨烯和硬碳。其余同实施例1，这里不再赘述。对以上制得的电池进行循环性能测试，测试结果如表1所示。表1测试结果由表1可以看出，当电池负极片为光铜箔(对比例1)时，电池的容量保持率较低，即循环性能较差；而当电池负极片为涂覆有涂碳层的铜箔(实施例1～10)时，电池的容量保持率明显高于对比例1的电池。这是因为，本专利技术在铜箔的表面设置了涂碳层，使得锂能均匀的沉积在负极片的表面，从而降低锂枝晶短路的风险，提高金属锂电池的循环性能。根据上述说明书的揭示和教导，本专利技术所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本专利技术的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本专利技术的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本专利技术构成任何限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极片，其特征在于：包括铜箔以及涂覆于所述铜箔的至少一表面的涂碳层，所述铜箔的厚度为4～20μm，所述涂碳层的厚度为0.5～100μm，所述涂碳层的面密度为1～1000g/m

【技术特征摘要】
2018.09.14 CN 201811072069X1.一种负极片，其特征在于：包括铜箔以及涂覆于所述铜箔的至少一表面的涂碳层，所述铜箔的厚度为4～20μm，所述涂碳层的厚度为0.5～100μm，所述涂碳层的面密度为1～1000g/m2。2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于：所述铜箔的厚度为8～15μm。3.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于：所述涂碳层的厚度为10～50μm。4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐雄文，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