【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池的，尤其涉及一种可补锂的无负极锂金属电池及其补锂方法。
技术介绍
1、锂离子电池作为一种高效的储能器件，已经被广泛应用于电动汽车、储能电网等领域。但是当前锂离子电池的负极材料主要为石墨，其理论比容量为372mah/g，且实际开发的石墨负极比容量已经接近理论值，无法满足人们对更高能量密度的需求。在这一背景下，金属锂凭借超高的理论比容量(3860mah/g)和最低的电极电位(-3.04v)，被誉为是最为理想的二次电池用的负极材料。而且，近年来科研工作者提出系列有效措施来解决锂枝晶生长难题，已经取得了十分可喜的成绩。然而，锂金属电池中的锂含量通常超过实际循环容量的10倍。例如当使用厚度为100μm的金属锂片作为负极，面积容量为2mah/cm2磷酸铁锂极片为正极时，金属锂过量为100/4.85/2＝10.3倍。因此金属锂的比容量将由3860mah/g降低至3860/(10+1)＝341.6mah/g，略低于石墨负极的理论比容量，不能充分发挥金属锂负极的优势。因而，限制电池中金属锂的过量十分必要。采用无负极锂金属电池，在电池组装过程中，直接使用负极集流体作为负极，没有活性物质，可有效提升电池的能量密度。同时，由于组装过程不存在金属锂，因此装配安全性大幅度提升。无负极锂金属电池在第一次充电过程中，锂离子从正极材料脱出，随后直接沉积在负极集流体上。由于没有过剩的锂存在，使得电池容量衰减过快，寿命过短。因此，对无负极锂金属电池有效补锂，提升电池循环寿命是无负极锂金属电池实用化的关键。
2、专利公开号cn10638
技术实现思路
1、针对无负极锂金属电池循环寿命短的技术问题，本专利技术提出一种可补锂的无负极锂金属电池及其补锂方法，当电池在小倍率充放电时，补锂层中释放的活性锂可以补充活性层损失的活性锂，从而大幅度延长无负极锂金属电池的寿命。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种可补锂的无负极锂金属电池，包括正极、负极和隔膜，所述正极依次包括补锂层、正极集流体和活性层，所述活性层位于靠近负极的一侧。
4、所述活性层包括以下原料：活性材料、第一导电剂和第一胶粘剂，其中活性材料占比为60-98wt％，第一导电剂含量不低于1wt％，第一胶粘剂含量不低于1wt％。
5、所述补锂层包括以下原料：补锂材料、第二导电剂和第二胶粘剂，其中补锂材料占比为80-98％wt，第二导电剂含量不低于1wt％，第二胶粘剂含量不低于1wt％。
6、所述的活性材料为lifepo4、limn2o4和linixcoymn1-x-yo2中的任意一种，linixcoymn1-x-yo2中0≤x≤1、0≤y≤1。
7、所述的补锂材料为lifepo4、limn2o4、linixcoymn1-x-yo2、li2nio2、li6coo4、li5feo4、li2o或li2s任意一种或两种以上，linixcoymn1-x-yo2中0≤x≤1、0≤y≤1。
8、所述的第一导电剂和第二导电剂分别独立的为炭黑、碳纳米管、碳纤维或科琴黑中的任意一种。
9、所述的第一胶粘剂和第二胶粘剂分别独立的为聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，聚酰亚胺中的任意一种。
10、所述的负极为铜箔、不锈钢箔、钛箔中的任意一种；所述正极集流体为铝箔。
11、上述无负极锂金属电池的补锂方法，无负极锂金属电池在工作倍率循环充放电工作一定圈数后，进行至少一次0.002-0.02c倍率活化充放电。
12、所述工作倍率为0.1-1c，无负极锂金属电池在进行5-20圈工作倍率循环充放电后进行一次活化。
13、本专利技术的有益效果：本专利技术复合在铝箔第二表面的补锂层可有效补充复合在铝箔第一表面的活性层中损失的活性物。同时，正极材料层与补锂层并不接触，不会在首次充放电中消耗掉补锂层中的活性物质。并且本专利技术通过调节充电过程中的倍率来释放正极材料层损失的锂，补锂过程可控。在锂电池工作一定周期，电池容量明显下降后，可进行一次补锂，恢复电池容量。因此，这种无负极锂金属电池有效缓解了常规无负极锂金属电池容量衰减过快的难题，提升的电池的循环寿命。
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1.一种可补锂的无负极锂金属电池，包括正极、负极和隔膜，其特征在于，所述正极依次包括补锂层、正极集流体和活性层，所述活性层位于靠近负极的一侧。
2.根据权利要求1所述的可补锂的无负极锂金属电池，其特征在于，所述活性层包括以下原料：活性材料、第一导电剂和第一胶粘剂，其中活性材料占比为60-98wt％。
3.根据权利要求2所述的可补锂的无负极锂金属电池，其特征在于，所述补锂层包括以下原料：补锂材料、第二导电剂和第二胶粘剂，其中补锂材料占比为80-98％wt。
4.根据权利要求3所述的可补锂的无负极锂金属电池，其特征在于，所述的活性材料为LiFePO4、LiMn2O4和LiNixCoyMn1-x-yO2中的任意一种，LiNixCoyMn1-x-yO2中0≤x≤1、0≤y≤1。
5.根据权利要求4所述的可补锂的无负极锂金属电池，其特征在于，所述的补锂材料为LiFePO4、LiMn2O4、LiNixCoyMn1-x-yO2、Li2NiO2、Li6CoO4、Li5FeO4、Li2O或Li2S任意一种或两种以上，LiNixCoyMn1-x-yO2
6.根据权利要求5所述的可补锂的无负极锂金属电池，其特征在于，所述的第一导电剂和第二导电剂分别独立的为炭黑、碳纳米管、碳纤维或科琴黑中的任意一种。
7.根据权利要求6所述的可补锂的无负极锂金属电池，其特征在于，所述的第一胶粘剂和第二胶粘剂分别独立的为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚酰亚胺中的任意一种。
8.根据权利要求7所述的可补锂的无负极锂金属电池，其特征在于，所述负极为铜箔、不锈钢箔、钛箔中的任意一种；所述正极集流体为铝箔。
9.权利要求1-8任一项所述无负极锂金属电池的补锂方法，其特征在于，无负极锂金属电池在工作倍率循环充放电工作一定圈数后，进行至少一次0.002-0.02C倍率活化充放电。
10.根据权利要求9所述的无负极锂金属电池的补锂方法，其特征在于，所述工作倍率为0.1-1C，无负极锂金属电池在进行5-20圈工作倍率循环充放电后进行一次活化。
...【技术特征摘要】
1.一种可补锂的无负极锂金属电池，包括正极、负极和隔膜，其特征在于，所述正极依次包括补锂层、正极集流体和活性层，所述活性层位于靠近负极的一侧。
2.根据权利要求1所述的可补锂的无负极锂金属电池，其特征在于，所述活性层包括以下原料：活性材料、第一导电剂和第一胶粘剂，其中活性材料占比为60-98wt％。
3.根据权利要求2所述的可补锂的无负极锂金属电池，其特征在于，所述补锂层包括以下原料：补锂材料、第二导电剂和第二胶粘剂，其中补锂材料占比为80-98％wt。
4.根据权利要求3所述的可补锂的无负极锂金属电池，其特征在于，所述的活性材料为lifepo4、limn2o4和linixcoymn1-x-yo2中的任意一种，linixcoymn1-x-yo2中0≤x≤1、0≤y≤1。
5.根据权利要求4所述的可补锂的无负极锂金属电池，其特征在于，所述的补锂材料为lifepo4、limn2o4、linixcoymn1-x-yo2、li2nio2、li6coo4、li5feo4、...
【专利技术属性】
技术研发人员：范海林，曹晓菊，王立伟，高文超，李志存，刘艳侠，
申请(专利权)人：郑州中科新兴产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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