一种锂负极片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种锂负极片及其制备方法和应用，该锂负极片包括集流体、设置于所述集流体至少一表面上的活性锂层以及设置于所述活性锂层远离所述集流体的表面上的功能层，所述功能层包括酞菁类化合物。本发明专利技术的锂负极片能够使锂电池在比容量得到改善的同时，还兼具良好的安全性能、循环性能、倍率性能以及容量保持率。

【技术实现步骤摘要】
一种锂负极片及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种负极片，尤其涉及一种锂负极片及其制备方法和应用，属于二次电池

技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长及环境友好等特点，已广泛应用于各种消费类电子产品及电动交通工具中，并在大型储能领域显示出良好的应用前景。目前锂离子电池的负极材料多为石墨，但是由于石墨的理论比容量有限，因此使得锂离子电池能量密度的提高面临瓶颈。而金属锂负极的高理论比容量(3861mAh/g)，使其被称为下一代锂离子电池负极的优选材料。但是与石墨负极充放电时锂离子在石墨片层中发生嵌入和脱出的过程不同，金属锂负极在充放电时发生的是锂的化学沉积和溶解的过程，这种沉积和溶解过程会使负极发生相当大的体积变化，且会发生不均匀沉积，产生锂枝晶刺破隔膜，导致短路的安全事故，限制了金属锂负极的商业化应用。为了解决金属锂负极应用中的锂枝晶问题，有一种解决思路被广泛应用，就是在金属锂表面覆盖一层保护膜。公开号为CN110635113A的中国专利技术专利申请公开了一种带有保护层的金属锂负极，该方法将反钙钛矿固态电解质沉积在锂金属表面，以此抑制锂枝晶的析出。但是，反钙钛矿固态电解质保护层刚性较高，因此在循环过程中容易发生破裂，继而导致抑制锂枝晶析出的效果并不理想；同时，反钙钛矿固态电解质的几乎不传导电子，也会导致电池倍率性能较差。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术提供一种锂负极片，通过对锂负极片的组成的改善，将该锂负极片应用于锂电池后，能够使锂电池在比容量得到改善的同时，还兼具良好的安全性能、循环性能、倍率性能以及容量保持率。本专利技术还提供一种锂负极片的制备方法，该方法简单易实施，能够以低成本获得用于同时提升锂电池比容量、安全性能、循环性能、倍率性能以及容量保持率的锂负极片。本专利技术还提供一种锂电池，该锂电池包括上述锂负极片，因此具有良好的比容量、安全性能、循环性能、倍率性能以及容量保持率。本专利技术提供一种锂负极片，包括集流体、设置于所述集流体至少一表面上的活性锂层以及设置于所述活性锂层远离所述集流体的表面上的功能层，所述功能层包括酞菁类化合物。如上所述的锂负极片，其中，所述酞菁类化合物选自酞菁、全氟酞菁、聚酞菁、萘酞菁、蒽酞菁、酞菁铁、酞菁铜、酞菁锌、酞菁镁、酞菁钴、酞菁锡、铝酞菁、酞菁二钠、酞菁二锂、酞菁二钾、酞菁镍、聚(铜酞菁)、酞菁铟、全氟酞菁锌、氯酞菁铁、氯化2,3-萘酞菁铝、2,3-萘酞菁钴、磺化酞菁钴、酞菁二氯化硅、氯代酞菁镓、酞菁氧钛、氧钒酞菁、全氟酞菁铜、酞菁镍四磺酸四钠盐、氯化酞菁锰、四磺酸酞菁锌、钒氧2,3-萘酞菁、2,3-萘酞菁锡、多氯代铜酞菁、酞菁银、酞菁镓、氯化酞菁铜、萘酞菁铜、蒽酞菁铜、掺杂型酞菁铜中的至少一种。如上所述的锂负极片，其中，所述酞菁类化合物为金属类酞菁类化合物。如上所述的锂负极片，其中，所述金属类酞菁类化合物选自酞菁铜、酞菁锌、聚(铜酞菁)、酞菁铟、酞菁镓、全氟酞菁锌、全氟酞菁铜、多氯代铜酞菁、酞菁银、氯化酞菁铜、萘酞菁铜、蒽酞菁铜、掺杂型酞菁铜中的至少一种。如上所述的锂负极片，其中，所述功能层的厚度为0.001-2μm。如上所述的锂负极片，其中，所述功能层的厚度为0.01-0.2μm。如上所述的锂负极片，其中，所述活性锂层的厚度为0.001-50μm。如上所述的锂负极片，其中，所述活性锂层的材料选自金属锂和/或锂合金。本专利技术还提供一种上述任一项所述的锂负极片的制备方法，包括以下步骤：1)在集流体的至少一表面上设置活性锂层；2)利用沉积或涂布的方式在所述活性锂层远离所述集流体的表面设置功能层。本专利技术还提供一种锂电池，所述锂电池的负极片为上述任一项所述的锂负极片。本专利技术的实施，至少具有以下优势：1、本专利技术的锂负极片，通过其含有酞菁类化合物的功能层，使包括其的锂电池的比容量得到显著提升的同时，还兼具良好的安全性能、循环性能、倍率性能以及容量保持率；2、本专利技术的锂负极片的制备方法，条件简单、工艺可行，能够兼容现有的负极活性材料的生产工艺，且具有安全高效的特点，因此便于实际推广和大规模应用；3、本专利技术提供的锂电池，由于包括了前述的锂负极片，因此具有良好的比容量、安全性能、循环性能、倍率性能以及容量保持率。附图说明图1为本专利技术锂负极片一实施例的结构示意图；图2为专利技术锂负极片又一实施例的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术一个方面是提供一种锂负极片，包括集流体、设置于集流体至少一表面上的活性锂层以及设置于活性锂层远离集流体的表面上的功能层，功能层包括酞菁类化合物。图1为本专利技术锂负极片一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施的锂负极片包括集流体1，设置于集流体1上表面的活性锂层2，以及设置于活性锂层2远离集流体1的表面(即活性锂层2的上表面)的功能层3，该功能层3包括酞菁类化合物。本实施例的锂负极片中，集流体1与现有领域中的集流体的功能相同，用于汇集电流，例如可以采用导电箔、导电网或导电泡沫，进一步的可以采用厚度为1～50μm的铜、镍、钛、铁、银、金、碳中的至少一种。活性锂层2作为锂负极片的主要组成，用于反复完成锂离子的嵌入和脱嵌，从而实现锂电池的循环充放电过程。在本专利技术中，活性锂层2可以采用锂金属制备，也可以采用锂合金材料制备。本专利技术对锂合金材料不做过多限制，包括但不限于金属锂与钠、钾、镁、铍、钙、铝、铟、锡、硅、硼、镧、铈、锌、铋、镓中的至少一种以任意比例均匀混合而成的锂合金。本专利技术的功能层3设置于活性锂层2的表面，其中包括酞菁类化合物。根据本专利技术提供的上述技术方案，通过将上述锂负极片应用于锂电池中，不仅提升了锂电池的比容量，还同时使锂电池具有良好的安全性能、循环性能、倍率性能以及容量保持率。专利技术人基于此现象进行分析，认为可能是：一方面，锂负极片中的活性锂层2具有非常高的理论比容量，因此有助于提升锂电池的能量密度；另一方面，功能层3中的酞菁类化合物具有共轭π键结构，因此在锂电池反复充电的过程中可以有效抑制锂枝晶的生长，维持锂电池电性能的稳定，从而使锂电池循环性能、安全性性能以及容量保持率变现良好，而且酞菁类化合物具有一定的韧性，因此能够避免长期循环后可能出现的锂枝晶对隔膜的破坏，通过避免短路现象的发生而进一步保证了锂电池的安全性。此外，酞菁类化合物传导电子的特性有助于实现负极片表面导电性能的优化，从而提高了锂电池的倍率性能。图2为专利技术锂负极片又一实施例的结构示意图。除了上述图1所示的实施例外，本专利技术的锂负极片还可以如图2所示。具体地，图2中的锂负极片包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂负极片，其特征在于，包括集流体、设置于所述集流体至少一表面上的活性锂层以及设置于所述活性锂层远离所述集流体的表面上的功能层，所述功能层包括酞菁类化合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂负极片，其特征在于，包括集流体、设置于所述集流体至少一表面上的活性锂层以及设置于所述活性锂层远离所述集流体的表面上的功能层，所述功能层包括酞菁类化合物。


2.根据权利要求1所述的锂负极片，其特征在于，所述酞菁类化合物选自酞菁、全氟酞菁、聚酞菁、萘酞菁、蒽酞菁、酞菁铁、酞菁铜、酞菁锌、酞菁镁、酞菁钴、酞菁锡、铝酞菁、酞菁二钠、酞菁二锂、酞菁二钾、酞菁镍、聚(铜酞菁)、酞菁铟、全氟酞菁锌、氯酞菁铁、氯化2,3-萘酞菁铝、2,3-萘酞菁钴、磺化酞菁钴、酞菁二氯化硅、氯代酞菁镓、酞菁氧钛、氧钒酞菁、全氟酞菁铜、酞菁镍四磺酸四钠盐、氯化酞菁锰、四磺酸酞菁锌、钒氧2,3-萘酞菁、2,3-萘酞菁锡、多氯代铜酞菁、酞菁银、酞菁镓、氯化酞菁铜、萘酞菁铜、蒽酞菁铜、掺杂型酞菁铜中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的锂负极片，其特征在于，所述酞菁类化合物为金属类酞菁类化合物。


4.根据权利要求3所述的锂负极片，其特征在于，所述金属类酞菁类化合物选自酞菁铜、酞菁锌、聚(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，李素丽，李俊义，徐延铭，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44