[发明专利]一种金属锂电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种金属锂电池及其制备方法，所述金属锂电池包括氟化碳正极极片、金属锂负极极片和设置于所述氟化碳正极极片和金属锂负极极片之间的隔膜，所述金属锂电池的注液系数为0.7～1.2g/Ah，本发明所述金属锂电池的电解液注液量低，能量密度高且安全性高。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，涉及一种金属锂电池及其制备方法。

背景技术

随着科学技术地不断进步，电脑、手机、智能表计、通讯设备和军用设备等无需电源维护的设备对电源能量密度的要求越来越高，特别是无人机、水下航行器等特殊领域设备要求锂电池具有高的能量密度。锂氟化碳电池以氟化碳CF_x作为正极活性材料，金属锂作为负极，是目前理论比能量(2180Wh/kg)最高的一次电池。除此之外，由于使用CF_x作为活性物质，锂氟化碳电池具有工作电压平稳、安全性极高和环保的优点。

氟化碳是锂一次电池正极材料中理论比能量最高的，锂氟化碳电池实用比能量可高达250～800Wh/kg。此外，锂氟化碳电池具有工作电压稳定、自放电小、安全性高等优点，可满足低到中等放电率用电设备的应用需求。但是由于氟化碳电子导电性受氟化度影响，影响电池在大电流工作条件下的容量性能，使其在高能电池技术领域的发展受限。

CN107959026A公开了一种改性氟化碳电池及其正极极片和正极材料的制备方法；该改性氟化碳正极材料的制备方法包含以下步骤：首先将氟化碳材料分散在溶剂中，形成分散液；然后将分散液加热，并保持加热反应一段时间，此过程中一直搅拌；加热反应结束后，超声，干燥，将溶剂蒸发后即制备出改性氟化碳正极材料。

CN112234202A公开了一种高性能锂氟化碳电池及其制备方法，所述高性能锂氟化碳电池包括：正极活性物质为氟化碳；所述总粉量为正极中所有固体粉状物质，包括活性物质、导电剂和粘结剂；导电剂为SP、VGCF、碳纳米管、石墨烯和乙炔黑的一种或几种；粘合剂为瓜尔豆胶、羧甲基壳聚糖和琼脂糖的一种或者几种；电解液为电解液采用锂盐LiClO₄、LiTFSI、LiBF₄中的至少一种，溶剂采用PC、EC、DEC、DMC和EMC中的至少一种。

目前，为进一步提升锂氟化碳电池比能量，在正极方面主要方法有：正极改性或配方优化，采用包覆或者掺杂导电性高的物质；提高CF_x的氟化度；但是以上方法工艺都较为复杂；

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属锂电池及其制备方法，本发明所述金属锂电池的电解液注液量低，能量密度高且安全性高。

在本发明的描述中，需要说明的是，“第一方面”、“第二方面”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，对于本领域的技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，“包括”仅用于描述目的，而不能理解为限制于所列的包含内容，对于本领域的技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，可理解为“包含但不限于”。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种金属锂电池，所述金属锂电池包括氟化碳正极极片、金属锂负极极片和设置于所述氟化碳正极极片和金属锂负极极片之间的隔膜，所述金属锂电池的注液系数为0.7～1.2g/Ah，例如：0.7g/Ah、0.8g/Ah、0.9g/Ah、1g/Ah、1.1g/Ah或1.2g/Ah等。

本发明所述金属锂电池使用高载量、低比表面积的氟化碳材料作为正极活性材料，金属锂作为负极，配合较低的电解液用量，大大提高了金属锂电池的能量密度，同时，由于电解液的注液量较低，金属锂电池的安全性能得到进一步提高。

优选地，所述氟化碳正极极片包括涂碳铝箔和设置在所述涂碳铝箔表面的氟化碳活性物质层。