[发明专利]用于锂金属电池的负极组件，以其制备的锂金属电池及相关方法

说明书

本发明涉及用于锂金属电池的负极组件，以其制备的锂金属电池及相关方法。一种负极组件片，其包括夹在一对隔板层之间的锂金属层，以简化锂金属的处理，从而促进快速有效的堆叠的卷芯的组装。在一些实施方式中，隔板层被压力层压至锂金属层而无需任何粘合剂。在一些实施方式中，堆叠的卷芯是通过将负极组件片与正极片交替地堆叠来制造。在一些实施方式中，在将一个或多个隔板层压至锂金属层之前，将有益于锂金属层的功能性涂层提供给一个或多个隔板层。还描述了使用根据本公开的方面制造的堆叠的卷芯制成的锂金属电池。

相关申请数据

本申请要求于2019年3月1日提交的名称为“NEW STACK JELLY-ROLL STRUCTUREUSING LAMINATION ON LITHIUM-METAL ANODE”的美国临时专利申请第62/812,472号和于2019年4月8日提交的名称为“NEW STACK JELLY-ROLL STRUCTURE USING LAMINATION ONLITHIUM-METAL ANODE”的美国临时专利申请第62/830,620号以及于2019年4月11日提交的名称为“NEW STACK JELLY-ROLL STRUCTURE USING LAMINATION ON LITHIUM-METALANODE”的美国临时专利申请第62/832,665号的优先权的利益，其每一个通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及电化学装置领域。特别地，本发明涉及用于锂金属电池的负极组件，以其制备的锂金属电池及相关方法。

背景技术

由于其高的重量和体积能量密度，锂金属电池具有成为许多需要此类特性的应用(包括电动汽车和移动电子设备等)的首选电池的潜力。然而，锂金属电池的制造具有必须克服的挑战，以使生产锂金属电池的成本在经济上可行。一些挑战来源于锂金属的固有特性。锂金属是发火金属，由于其“粘性”，轻便和柔软度，与其一起使用具有挑战性，尤其是在大规模生产的情况下，特别是在处理和加工薄层(例如，小于20微米)时，这对于在商业级锂金属电池中使用可能是理想的。

发明内容

在一些方面，本公开涉及一种制造锂金属电池的方法。该方法包括：组装堆叠的卷芯，该堆叠的卷芯的组装包括：提供多个负极组件片，每个负极组件片包括被压力层压在第一隔板和第二隔板之间的锂金属层；提供多个正极片；并且将负极组件片和多个正极片彼此交替地堆叠，以形成堆叠的卷芯。

在该方法的一个或多个实施方式中，形成负极组件片，其中，该形成包括：形成包括第一隔板、锂金属层和第二隔板的层压幅材(web)；并切割该层压幅材，以形成负极组件片。

在该方法的一个或多个实施方式中，形成该层压幅材包括：使第一隔板和第二隔板与锂金属接触以形成多层结构，并向该多层结构施加压力以形成层压幅材。

在该方法的一个或多个实施方式中，向多层结构施加压力包括将多层结构输送通过夹辊。

在该方法的一个或多个实施方式中，该第一隔板包括用于锂金属层的功能性涂层，并且该功能性涂层与锂金属层接触。

在该方法的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括陶瓷材料。

在该方法的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括氟化锂。

在该方法的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括碳酸锂。

在该方法的一个或多个实施方式中，形成负极组件片，其中，该形成包括：形成包括第一隔板、锂金属层和第二隔板的层压幅材；其中，该第一隔板包括与锂金属层接触的功能性涂层；并切割该层压幅材以形成负极组件片。

在该方法的一个或多个实施方式中，形成该层压幅材包括：使第一隔板和第二隔板与锂金属接触以形成多层结构，并向该多层结构施加压力以形成层压幅材。