[发明专利]一种具有金属锂薄层的带材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有金属锂薄层的带材及其制备方法。该带材包括由上至下依次连接的锂薄层、合金层以及基底金属层；其制备方法为：(1)在露点不高于‑50℃、氧含量不高于10ppm的环境中，将金属锂加热至200～800℃，使其成熔融状态；(2)将熔融金属锂与基底金属接触，保温1～100s，取出并冷却至室温，制得具有金属锂薄层的带材，锂薄层的厚度为1～100μm；其中，基底金属为铜箔或镍箔。本发明方法简单，成本低，可大规模生产，且所制得的具有薄金属锂层的带材不仅可以作为负极材料的预储锂使用，还可以直接作为负极材料使用。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种具有金属锂薄层的带材及其制备方法。

背景技术

由于电子设备与电动汽车的快速发展，对储能装置的能量密度要求越来越高。随着锂电池的能量密度和性能的不断提高，利用金属锂薄带实现负极材料预储锂或者直接利用金属锂薄带作为负极材料将逐渐成为提高锂电池能量密度的必要技术手段。但是如何大规模、快速制备金属锂薄带制约了其实际应用。

而金属锂薄带的机械制备法存在着以下三个主要问题：(1)薄锂带具有粘附性，容易与挤压或者滚压设备发生粘连，破坏其表面连续性与平整性；(2)金属锂的机械强度较差，在超薄的状态下自支撑性较差，容易断裂；(3)多辊滚压方法制备薄锂带的设备较为昂贵，且成功率低，性价比低。因此，难以找到一种简单便捷的方法制备金属锂薄带，目前金属锂薄带材尚未商业化量产。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种具有金属锂薄层的带材及其制备方法，该制备方法简单，成本低，可大规模生产，且所制得的具有金属锂薄层的带材不仅可以作为负极材料的预储锂使用，还可以直接作为负极材料使用。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有金属锂薄层的带材的制备方法，包括以下步骤：

(1)在露点不高于-50℃、氧含量不高于10ppm的环境中，将金属锂加热至200～800℃，使其成熔融状态；

(2)将熔融金属锂与基底金属接触，保温1～100s，取出并冷却至室温，制得具有金属锂薄层的带材；其中，所述基底金属为铜箔或镍箔。

进一步地，步骤(1)中露点温度不高于-60℃，氧含量不高于2ppm，加热温度为500～800℃。

进一步地，露点温度为-65℃，氧含量为0.5ppm，加热温度为500℃。

进一步地，保温时间为5～20s。

进一步地，保温时间为17s。

上述方法制备得到的具有金属锂薄层的带材，包括由上至下依次连接的锂薄层、合金层以及基底金属层；所述锂薄层的厚度为1～100μm；所述合金层的厚度为0.1～100μm；所述基底金属层的厚度为5～100μm。

进一步地，所述基底金属层的材质为铜或镍。

进一步地，合金层为锂铜或锂镍合金层。

本发明的有益效果为：

1、本发明选择的基底金属不与金属锂发生电化学反应，在金属锂在熔融状态时，将熔融金属锂与基底金属接触，金属锂除了会附着于基底金属材料表面外，还会作为助溶剂，使得基底金属材料在低于其熔点的温度下也能融解，呈熔融状态。此时，锂与基底金属就能很好的进行熔融混合，形成位于锂薄层和基底金属层之间的合金层，而由于合金层中含有锂原子，使得锂薄层能更好的在合金层表面形成连续的薄膜，而通过本发明中对基底金属浸润时间的调控，又能精确的控制基底金属的熔融量，以及锂薄层和合金层的厚度。

2、本发明方法简单可行，成本低，可以大规模制备出超薄的锂薄层，即金属锂带材，且所制备的金属锂层是集成在基底金属铜箔或镍箔之上的。