[发明专利]锂电池负极以及锂电池

说明书

本发明涉及锂电池领域，公开了一种锂电池负极以及一种锂电池，该负极包括相邻的多孔薄膜层和锂电池负极材料层，相对于厚度为100μm的锂电池负极材料层，所述多孔薄膜层的厚度为10‑200μm，其中，所述多孔薄膜层的制备方法包括：将多孔材料粉末与粘结剂成型，其中，所述多孔材料粉末的比表面积为10‑3000m²/g，孔容为0.01‑3cm³/g，具有孔径为1‑100nm的纳米孔分布。本发明提供的锂电池负极可以有效避免锂枝晶生长，具有较长的循环寿命。另外，本发明提供的锂电池负极，无需额外的集流体，避免了附加的集流体重量造成电池质量增大，从而使能量密度下降。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种锂电池负极以及一种锂电池。

背景技术

锂金属负极具有3860mAh/g的理论能量密度以及最低的电化学还原电位(-3.04V)，是解决纯电动车里程焦虑的最有潜力的方向。然而，锂金属在电化学循环过程中易形成枝晶，造成部分金属锂的脱落，并可能穿破隔膜导致电池短路，造成巨大的安全隐患，使得锂金属电池的发展受到制约。解决锂金属负极存在的枝晶问题，是发展高能量密度电池，如Li-S电池，Li-Air等电池的必要前提。

CN104716330A公开了一种用作金属二次电池负极集流体的三维多孔集流体，所述金属二次电池指直接使用金属锂、钠和镁中的一种或多种作为负极的二次电池，所述三维多孔集流体至少一面存在多孔结构且多孔结构用于负载金属负极，可抑制金属二次电池负极枝晶的生长，并公开了制备三维多孔集流体的方法，包括如下步骤：将平整铜箔在含氨溶液中浸泡或漂浮10-50h，在其表面生长氢氧化铜，再加热脱水得到氧化铜，最终在还原气氛下将氧化铜加热还原为铜。该方法有效改善了金属锂沉积过程的结构，但利用铜作为锂金属的集流体，额外增加了电池的质量，不利于电池能量密度的提升。

US2016/0013462A1提出以碳纤维为靶材，在自组装的聚苯乙烯小球上沉积碳层，再通过高温碳化将小球去除，最后将碳层转移至铜箔，从而得到修饰后的铜集流体，从而实现锂金属沉积过程的循环寿命提升和过电位下降。该方法中，仍利用铜箔作为锂沉积的集流体，对于锂金属电池而言，相当于在锂负极之外额外增加了铜箔集流体的质量，削弱了锂金属负极高能量密度的优势。此外，该方法沉积碳层的尺度只有数十个纳米，需要精细的控制，且过程较为复杂，实际操作的可行性不高。

CN106207191A公开的负极结构提出采用三维互联通导电负极骨架配合固体电解质层，其中的三维互联通导电骨架可采用各种碳材料或多孔金属，并结合固体电解质界面层对电解液的隔离作用，减少锂枝晶的出现。相比于金属锂片负极，表现出稳定的循环特性和安全特性。但是其提供的负极是一种三层式的结构，包括了固体电解质、三维导电骨架以及集流体，大大增加了电池重量，且固体电解质限制了离子的快速传输，不利于电池的大功率充放。

从上述内容可以看出，现有技术提供的锂电池负极中都需要使用集流体，削弱了锂金属负极高能量密度的优势。因此，亟需一种新的避免枝晶生长、质量轻、能量密度大且制备方法简单的锂电池负极。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的锂电池负极质量重、能量密度小、制备方法复杂且易产生枝晶的缺陷，提供一种锂电池负极和一种锂电池。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种锂电池负极，该负极包括相邻的多孔薄膜层和锂电池负极材料层，相对于厚度为100μm的锂电池负极材料层，所述多孔薄膜层的厚度为10-200μm，其中，所述多孔薄膜层的制备方法包括：将多孔材料粉末与粘结剂成型，其中，所述多孔材料粉末的比表面积为10-3000m²/g，孔容为0.01-3cm³/g，具有孔径为1-100nm的纳米孔分布。

本发明第二方面提供一种锂电池，该锂电池包括正极、负极和设置于二者之间的隔膜，所述负极为本发明提供的上述的锂电池负极。