[发明专利]一种金属负极及其制备方法、包含金属负极的电化学装置和电子设备

权利要求书

1.一种金属负极，其特征在于：包含依次连接的集流体金属层、金属互溶层和碱金属层，其中，所述集流体金属层包含集流体金属元素；所述碱金属层包含至少一种碱金属元素；所述金属互溶层为包含所述集流体金属元素、所述碱金属元素，和能分别与所述集流体金属元素、所述碱金属元素形成合金的元素X的金属层。

2.根据权利要求1所述金属负极，其特征在于：所述金属负极由依次连接的集流体金属层、金属互溶层和碱金属层组成，或者，所述金属负极由依次连接的第一碱金属层、第一金属互溶层、集流体金属层、第二金属互溶层和第二碱金属层组成；

优选地，所述集流体金属层、所述金属互溶层、所述碱金属层中，各层金属元素沿平行于所述金属负极的层平面方向上分布均匀；在垂直于所述金属负极的层平面的方向上，所述集流体金属层、所述金属互溶层之间，和/或所述金属互溶层、所述碱金属层之间，同种金属元素存在梯度分布；所述金属互溶层作为所述集流体金属层和碱金属层的粘结剂，同时也是所述碱金属层中的碱金属元素在所述集流体金属层上的沉积位点，通过所述金属互溶层，避免所述碱金属层和所述集流体金属层的分离，并且实现碱金属元素的均匀沉积。

3.根据权利要求1所述金属负极，其特征在于：所述集流体金属层厚度小于12μm，所述金属互溶层厚度小于5μm，所述碱金属层厚度小于10μm；

优选地，所述集流体金属层厚度为3-10μm；

优选地，所述金属互溶层厚度为0.005-3μm；

优选地，所述碱金属层厚度为1-8μm。

4.根据权利要求1-3任一项所述金属负极，其特征在于：所述碱金属层为Li金属层，所述集流体金属层为铜基集流体，包括铜箔、铜合金箔和铜基复合集流体中至少一种，其形态为箔材、金属泡沫、或金属网状中至少一种；所述金属互溶层是由Cu、Li和能分别与Cu、Li形成合金的金属元素X构成的，所述金属元素X包含Mg、Al、Ca、Sc、Zn、Ga、Ge、Se、Sr、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Ba、Pt、Au元素中的至少一种。

5.根据权利要求1-3任一项所述金属负极，其特征在于：所述碱金属层为Na金属层，所述集流体金属层为铝基集流体，包括铝箔、铝合金箔和铝基复合集流体中至少一种，其形态为箔材、金属泡沫、或金属网状中至少一种；所述金属互溶层是由Al、Na和能分别与Al、Na形成合金的金属元素X构成的，所述金属元素X包含Li、Si、Zn、Ga、Se、Sr、Ag、Sb、Ba、Pt、Au元素中的至少一种；

或者，所述碱金属层为Na金属层，所述集流体金属层为铜基集流体，包括铜箔、铜合金箔和铜基复合集流体中至少一种，其形态为箔材、金属泡沫、或金属网状中至少一种；所述金属互溶层是由Cu、Na和能分别与Cu、Na形成合金的金属元素X构成的，所述金属元素X包含Si、Sc、Zn、Ga、Ge、Se、Sr、Ag、Cd、Sn、Sb、Ba、Pt、Au元素中的至少一种。

6.一种权利要求1-5任一项所述金属负极的制备方法，其特征在于：先制备好所述集流体金属层、所述金属互溶层和所述碱金属层，然后将三者叠在一起进行辊压或者液压，并在20-200℃保温10min-20h，使之紧密接触，优选地，所述保温的温度为50-80℃，保温时间为2-5h。

7.根据权利要求6所述金属负极的制备方法，其特征在于：所述金属互溶层为元素X的片材，或者由包含所述集流体金属元素、所述碱金属元素和元素X的金属合金块辊压而成。