复合负极及其制备方法、固态锂电池技术

本发明专利技术提供了复合负极及其制备方法、固态锂电池。该复合负极包括依次叠置的保护层、扩散层、活性层和负极集流体，其中，扩散层包括预锂化的可嵌锂材料和/或预锂化的能可逆地与锂形成合金或化合物的材料，保护层包括依次层叠的液态合金层和聚合物电解质层，液态合金层与扩散层接触设置。以上复合负极可以提高液态合金层中锂扩散动力学，提高界面锂扩散能力，解决电池电压平台下降的问题。同时，可有效降低因锂枝晶生长导致电池内短路的概率，大大提高了电池的安全性能。此外，液态合金层还具有优异的电子导电性，同时有助于电子的传输，使得负极能够快速的进行电化学反应，降低负极阻抗，有助于提高和改善电池的整体性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固态锂电池，具体而言，涉及一种复合负极及其制备方法、固态锂电池。

技术介绍

1、目前，随着电动汽车行业的快速发展，对电池能量密度、安全可靠性和循环寿命的需求不断飙升。锂金属具有极高的理论比容量(3860mah·kg-1)和最低的电位(-3.04v)，因此具有超高能量密度的锂金属二次电池被认为是最有应用前景的储能器件而备受关注。然而，传统的“电解液-隔膜”体系中使用低沸点有毒的有机溶剂，存在电解液泄露燃烧爆炸的危险，造成严重的安全隐患。因此，开发下一代高能量密度、高安全性能的固态锂电池是高效安全储能的前沿问题和技术关键，是满足国家在新能源领域战略需求不可或缺的重要依托。

2、然而，固态电解质/锂金属负极的界面问题限制了固态电池性能的发挥。固态电解质/电极间的界面主要面临以下的挑战：1)物理不良接触，电极和电解质之间为固-固点接触，接触面积小造成界面接触阻抗大，且循环过程中电极材料的体积效应会进一步引起接触失效，导致锂离子不均匀的沉积和转移动力学缓慢问题，这直接限制电池性能的发挥。2)固态电解质层中存在很多的空隙，在循环过程中很容易被本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种复合负极，其特征在于，所述复合负极包括依次叠置的保护层、扩散层、活性层和负极集流体，其中，所述扩散层包括预锂化的可嵌锂材料和/或预锂化的能可逆地与锂形成合金或化合物的材料，所述保护层包括依次层叠的液态合金层和聚合物电解质层，所述液态合金层与所述扩散层接触设置。

2.根据权利要求1所述的复合负极，其特征在于，所述可嵌锂材料选自多孔碳材料、石墨、钛酸锂、过渡金属、铋的氟氧化物、铋的氟氧化物中的任意一种或多种；所述能可逆地与锂形成合金的材料选自硅单质、银单质、锗单质、金单质、铂单质、锡单质中的任意一种或多种，所述能可逆地与锂形成化合物的材料选自过渡金属氧化物、硅的氧化物中的...

【技术特征摘要】

1.一种复合负极，其特征在于，所述复合负极包括依次叠置的保护层、扩散层、活性层和负极集流体，其中，所述扩散层包括预锂化的可嵌锂材料和/或预锂化的能可逆地与锂形成合金或化合物的材料，所述保护层包括依次层叠的液态合金层和聚合物电解质层，所述液态合金层与所述扩散层接触设置。

2.根据权利要求1所述的复合负极，其特征在于，所述可嵌锂材料选自多孔碳材料、石墨、钛酸锂、过渡金属、铋的氟氧化物、铋的氟氧化物中的任意一种或多种；所述能可逆地与锂形成合金的材料选自硅单质、银单质、锗单质、金单质、铂单质、锡单质中的任意一种或多种，所述能可逆地与锂形成化合物的材料选自过渡金属氧化物、硅的氧化物中的任意一种或多种。

3.根据权利要求2所述的复合负极，其特征在于，所述多孔碳材料孔隙的孔径为1nm～40μm，优选为0.1～5μm；所述多孔碳材料的孔隙率为20～85％，优选为40～60％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合负极，其特征在于，所述活性层为锂金属单质，所述锂金属单质的质量为所述活性层、所述扩散层和所述保护层三者总质量的5～90wt％。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的复合负极，其特征在于，所述扩散层的厚度为1μm～80μm，所述扩散层的载量为0.1～10mg/cm2。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的复合负极，其特征在于，

7.根据权利要求1至3中任一项所述的复合负极，其特征在于，所述负极集流体的物质形态为一维、二维、三维或者其组合。

8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵慧超，张强，翟喜民，黄雪妍，别晓非，刘雨坤，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：