【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池，具体涉及一种锂金属电池负极极片、锂金属电池及其活化方法。
技术介绍
1、锂金属电池可以是以金属锂作为负极，或者以包含高容量的碳材料作为负极，当以包含高容量的碳材料作为负极时，在充放电的过程锂金属单质会沉积在负极，该金属锂可参与之后的充放电过程。随着消费电子类的产品如笔记本电脑、手机、掌上游戏机、平板电脑、移动电源和无人机等的普及，人们对其中的电化学装置(例如，电池)的要求越来越严格。例如，人们不仅希望电池更轻便，还希望电池拥有更短的充电时间和更长的工作寿命。在此背景下，在众多的电池中，锂金属电池凭借其具有最高的能量密度在研发领域备受关注。
2、以锂金属作为负极的克容量可以达到3860mah/g，比目前石墨的理论克容量372mah/g高了不止十倍。但锂金属具有最低的化学电势(-3.04v)和非常高的反应活性，锂金属作为电池的负极材料，虽然能量密度能够得到大幅提升，但循环寿命也会急剧缩短。一方面是因为锂金属电池在循环使用的过程中，锂金属负极与电解液会发生较强的副反应，从而导致大量的活性锂在反应过程中损失；另一方面是因为采用锂金属作为负极，所形成的sei(固态电解质层)也不够均匀、不够稳定，同时由于负极无承载锂的结构，锂金属在循环过程中会产生巨大的体积效应(也即体积膨胀)，而巨大的体积效应不仅会破坏已经形成的sei，暴露出新鲜的锂金属，从而产生不可控的锂枝晶，还会反复消耗活性锂形成sei。
3、为解决上述问题，专利cn112447949a公开了一种碳空心球，其中，碳空心球内壁含有亲锂性的贵
技术实现思路
1、本专利技术提供一种锂金属电池负极极片用于解决上述技术问题。
2、本专利技术提供一种锂金属电池负极极片，包括：集流体和涂覆在集流体上的第一活性材料，涂覆在第一活性材料上的第二活性材料，以及涂覆在第二活性材料上的第三活性材料，其中，第一活性材料、第二活性材料和第三活性材料包括碳材料，其中，第一活性材料和第二活性材料还含有亲锂元素，亲锂元素各自独立地选自ag、zn、sn和al中的一种或多种，亲锂元素以单质和/或金属盐的形式存在，其中，第一活性材料中的亲锂元素的原子含量大于第二活性材料中的亲锂元素的原子含量。
3、采用上述技术方案，提高了锂离子的穿梭速率的同时，锂离子更多地被导向靠近集流体一侧的第一活性材料上，从而减少了副反应，进而提高了锂金属电池的库伦效率和循环寿命。
4、可选地，锂金属电池负极极片还包括锂金属单质，锂金属单质位于所述第三活性材料上。
5、可选地，第一活性材料、第二活性材料和第三活性材料的厚度分别占三者总厚度的1/3,第一活性材料中亲锂元素的原子含量为c1，c1满足：1at％≤c1≤10at％，第二活性材料中亲锂元素的含量为c2，c2满足：0.2c1≤c2≤0.8c1。
6、可选地，第一活性材料、第二活性材料和第三活性材料中的碳材料还含有掺杂元素，掺杂元素各自独立地选自n、p、s和o中的一种或多种，元素的原子含量为0.01at％-10at％。
7、可选地，第一活性材料、第二活性材料和第三活性材料的碳材料还包覆有碳层，碳层的材料为无定形碳，无定形碳不含有元素n、p、s和o。
8、可选地，碳层的包覆厚度为5nm-100nm。
9、可选地，碳材料为无定形碳。
10、本专利技术还提供一种锂金属电池，该锂金属电池含有上述锂金属电池负极极片。
11、采用上述技术方案，锂金属电池的库伦效率高，使用寿命长。
12、本专利技术还提供一种对上述锂金属电池活化的方法，包括：
13、注液和静置阶段：锂金属电池注液后静置，静置的时间为t1，t1满足：6h≤t1≤48h；
14、恒流充电阶段：以充电电压为v1对锂金属电池恒流充电至截止电压v2，其中，v1和v2满足：0.05+v2≤v1≤0.5+v2，恒流充电的时间为t2，t2满足：0.5h≤t2≤13h。
15、采用上述技术方案，可以形成致密均匀的sei膜，从而可以提高锂离子的穿梭速率，进而提升锂金属电池的充放电速率、库伦效率和使用寿命。
16、可选地，恒流充电阶段的倍率为c1，c1满足：0.08c≤c1≤0.3c。
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1.一种锂金属电池负极极片，其特征在于，包括：集流体和涂覆在所述集流体上的第一活性材料，涂覆在所述第一活性材料上的第二活性材料，以及涂覆在所述第二活性材料上的第三活性材料，其中，所述第一活性材料、所述第二活性材料和所述第三活性材料包括碳材料，其中，所述第一活性材料和所述第二活性材料还含有亲锂元素，所述亲锂元素各自独立地选自Ag、Zn、Sn和Al中的一种或多种，所述亲锂元素以单质和/或金属盐的形式存在，其中，所述第一活性材料中的所述亲锂元素的原子含量大于所述第二活性材料中的所述亲锂元素的原子含量。
2.根据权利要求1所述的锂金属电池负极极片，其特征在于，所述锂金属电池负极极片还包括锂金属单质，所述锂金属单质位于所述第三活性材料上。
3.根据权利要求1所述的锂金属电池负极极片，其特征在于，所述第一活性材料、所述第二活性材料和所述第三活性材料的厚度分别占三者总厚度的1/3,所述第一活性材料中亲锂元素的原子含量为C1，C1满足：1at％≤C1≤10at％，所述第二活性材料中亲锂元素的含量为C2，C2满足：0.2C1≤C2≤0.8C1。
4.根据权利要求
5.根据权利要求4所述的锂金属电池负极极片，其特征在于，所述第一活性材料、所述第二活性材料和第三活性材料的所述碳材料还包覆有碳层，所述碳层的材料为无定形碳，所述无定形碳不含有元素N、P、S和O。
6.根据权利要求5所述的锂金属电池负极极片，其特征在于，所述碳层的包覆厚度为5nm-100nm。
7.根据权利要求1所述的锂金属电池负极极片，其特征在于，所述碳材料为无定形碳。
8.一种锂金属电池，其特征在于，所述锂金属电池包含权利要求1-7任一项所述的锂金属电池负极极片。
9.一种用于对上述权利要求8所述的锂金属电池活化的方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述恒流充电阶段的倍率为C1，所述C1满足：0.08C≤C1≤0.3C。
...【技术特征摘要】
1.一种锂金属电池负极极片，其特征在于，包括：集流体和涂覆在所述集流体上的第一活性材料，涂覆在所述第一活性材料上的第二活性材料，以及涂覆在所述第二活性材料上的第三活性材料，其中，所述第一活性材料、所述第二活性材料和所述第三活性材料包括碳材料，其中，所述第一活性材料和所述第二活性材料还含有亲锂元素，所述亲锂元素各自独立地选自ag、zn、sn和al中的一种或多种，所述亲锂元素以单质和/或金属盐的形式存在，其中，所述第一活性材料中的所述亲锂元素的原子含量大于所述第二活性材料中的所述亲锂元素的原子含量。
2.根据权利要求1所述的锂金属电池负极极片，其特征在于，所述锂金属电池负极极片还包括锂金属单质，所述锂金属单质位于所述第三活性材料上。
3.根据权利要求1所述的锂金属电池负极极片，其特征在于，所述第一活性材料、所述第二活性材料和所述第三活性材料的厚度分别占三者总厚度的1/3,所述第一活性材料中亲锂元素的原子含量为c1，c1满足：1at％≤c1≤10at％，所述第二活性材料中亲锂元素的含量为c2，c2满足：0.2c1≤c2≤0.8c1。
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【专利技术属性】
技术研发人员：文倩，罗显佳，张雅，程骞，薛清越，蒋茹，
申请(专利权)人：上海轩邑新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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