[发明专利]预锂化负极片、其制备方法及锂电池

说明书

本申请公开了一种预锂化负极片、其制备方法及锂电池，该预锂化负极包括负极集流体、覆盖在负极集流体表面的活性物质层、覆盖在活性物质层部分表面的多个修饰层，以及覆盖在活性物质层剩余表面及多个修饰层表面的含锂层，多个修饰层在活性物质层表面间隔分布，覆盖率为30～75％。上述预锂化负极中的修饰层/含锂层界面作为人工电子通路，负责在预锂化过程中稳定两相界面间的电子传输，避免了界面应力波动对电子通路结构的破坏，显著加强了接触预锂化的反应深度，提高了含锂层的利用率，降低了惰性锂的形成的产量，提高了电池的容量保持率和循环稳定性。

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种预锂化负极片、其制备方法及锂电池。

背景技术

锂离子电池在首次充电过程中，负极表面会自发形成固态电解质薄膜(SEI膜)，导致一部分可逆锂离子容量损失，进而表现为较低的首次库伦效率，致使正极的锂离子库存产生空缺，这降低了锂离子电池的可逆循环容量。

接触预锂化是一种有效提高锂离子电池首次库伦效率、改善电池循环性能的方法。其具体为，通过在负极表面复合含锂层以触发内短路电化学反应的接触式预锂化过程，从而预先将一定数量的锂离子储存在负极结构内，来补偿电池首次循环时产生的容量空缺。

在接触预锂化反应过程中，含锂层与负极的直接接触位点作为电子通路起到了传递电子的作用，而吸附在含锂层/负极接触界面的电解液作为离子通路起到了传递锂离子的作用。然而，由于其内短路电化学的反应本质，接触预锂化过程中会伴随着负极表面固态电解质薄膜的生长，且由于电子通路负载了较大的电子密度，这导致电子通路结构容易被固态电解质薄膜的扩张而侵害，造成电子通路阻断现象，促使接触预锂化反应提前停止，导致含锂层利用率过低。此时，由于失去了有效的电子转移路径，遗留在负极表面的含锂层变为了电子惰性的“死”锂，过多的惰性锂不仅降低了含锂层利用率，而且会阻碍电池运行过程中锂离子的扩散和迁移，提高电化学极化现象，从而降低电池的容量保持率和循环稳定性，并可能引发负极的析锂行为。

发明内容

本申请提供一种预锂化负极片、其制备方法及锂电池，旨在解决预锂化过程中由于电子通路不稳定，导致无法充分利用含锂层，使其变为惰性锂的问题。

一方面，本申请实施例提供了一种预锂化负极片，包括负极集流体、覆盖在负极集流体表面的活性物质层、覆盖在活性物质层部分表面的多个修饰层，以及覆盖在活性物质层剩余表面及多个修饰层表面的含锂层，多个修饰层在活性物质层表面间隔分布，覆盖率为30～75％；多个修饰层包括亲锂金属、亲锂金属的氧化物和亲锂金属的氮化物中的一种或多种。

可选地，多个修饰层的单位面积质量为所述活性物质层的单位面积质量的0.1～5％。

可选地，多个修饰层中单个修饰层的平均面积为100～1000000nm²。

可选地，亲锂金属包括金、银、铜、铁、钛、铝、锰、锡、钴、镍、铬、铋、钒、钼和铌中的一种或者多种。

可选地，含锂层包括金属锂、锂硅合金、锂镁合金、锂铜合金、锂银合金、锂铍合金、锂锌合金、锂镉合金、锂铝合金、锂金合金和锂硼合金中的一种或多种。

另一个方面，本申请实施例提供一种上述预锂化负极片的制备方法，包括如下步骤：

(1)制作锂离子电池负极，其中，所述锂离子电池负极包括负极集流体，以及覆盖在所述负极集流体表面的活性物质层；

(2)在所述锂离子电池负极表面间隔沉积多个修饰层，使所述活性物质层的部分表面覆盖所述多个修饰层，得到锂离子电池负极片；

(3)在所述锂离子电池负极片的表面沉积含锂层，使所述活性物质层的剩余部分表面，以及所述多个修饰层的表面覆盖一层含锂层，得到载锂负极片；