[发明专利]复合负极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种复合负极，其特征在于，包括：

金属复合层，所述金属复合层包括负极材料层和渗入所述负极材料层中的金属纳米颗粒；

负极片基体，所述负极片基体具有锂金属层，所述金属复合层与所述锂金属层贴合，

其中，所述复合负极采用方案1或方案2制备得到：

所述方案1包括：预先在铝箔上形成负极材料层并利用所述铝箔将所述负极材料层转移至所述负极片基体的锂金属层上，再采用物理气相沉积法使金属纳米颗粒渗入所述负极材料层中；

所述方案2包括：预先在铝箔上形成负极材料层并采用物理气相沉积法使金属纳米颗粒渗入所述负极材料层中，再利用所述铝箔将形成的金属复合层转移至所述负极片基体的锂金属层上。

2.根据权利要求1所述的复合负极，其特征在于，所述金属纳米颗粒均匀分布在所述负极材料层中。

3.根据权利要求1所述的复合负极，其特征在于，所述负极材料层包括选自碳基材料、硅基材料和硅氧基材料中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的复合负极，其特征在于，所述金属纳米颗粒为选自银颗粒、铝颗粒、镁颗粒、锌颗粒和金颗粒中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的复合负极，其特征在于，所述金属纳米颗粒的金属纯度为99.99～99.999％。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的复合负极，其特征在于，渗入所述负极材料层中的所述金属纳米颗粒的总体积为厚度为5～1000nm的所述负极材料层的体积。

7.根据权利要求6所述的复合负极，其特征在于，所述负极材料层的厚度为10～60μm，所述负极材料层的孔隙率为30～55％。

8.根据权利要求1所述的复合负极，其特征在于，所述负极片基体包括相互贴合的锂金属层和铜金属层。

9.根据权利要求1所述的复合负极，其特征在于，所述锂金属层的厚度为5～50μm。

10.一种制备权利要求1～9中任一项所述的复合负极的方法，其特征在于，采用方案1或方案2，其中，

所述方案1包括：预先在铝箔上形成负极材料层并利用所述铝箔将所述负极材料层转移至所述负极片基体的锂金属层上，再采用物理气相沉积法使金属纳米颗粒渗入所述负极材料层中；

所述方案2包括：预先在铝箔上形成负极材料层并采用物理气相沉积法使金属纳米颗粒渗入所述负极材料层中，再利用所述铝箔将形成的金属复合层转移至所述负极片基体的锂金属层上。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方案1或所述方案2中，所述物理气相沉积法在露点不高于零下40℃的干燥环境下进行。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述物理气相沉积法为真空蒸镀法、电子束蒸镀法、离子溅射法、磁控溅射法、电弧等离子体法或分子束外延法。

13.根据权利要求10～12中任一项所述的方法，其特征在于，所述方案1包括：

(1)在铝箔上形成负极材料层并利用所述铝箔将所述负极材料层转移至所述负极片基体的锂金属层上，以便得到复合基体；

(2)在露点不高于零下40℃的干燥环境下将所述复合基体置于真空蒸镀装置的真空室基片台上，对所述复合基体进行加热和匀速旋转，同时将高纯金属加热蒸发成原子态，使金属原子蒸汽流渗入所述负极材料层，以便得到所述复合负极。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述加热的温度为50～170℃、所述匀速旋转的转速为1～20转/分，所述高纯金属的蒸发速率为0.001～0.3nm/s、所述真空室的真空度为10^-4～10^-6Pa。