[发明专利]一种铝基负极及其制备方法和电池

说明书

本发明涉及一种铝基负极及其制备方法和电池，所述制备方法为在铝基负极铝箔的Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;层上采用预锂化技术将Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;转化为完全覆盖电极表面的LixAlOy层，y=2，0＜x≤1，制备预锂化铝箔的负极极片，实现缓解铝箔负极的应力集中，防止电极穿孔或粉化的功能。本发明提供的预锂化后的铝箔可以持续提供锂离子，以补偿铝箔在合金化过程中产生的不可逆锂损耗和扩散问题导致的锂在Al‑Li合金中的损失，有效地解决了铝负极电池容量衰减快、库仑效率差的问题。使铝箔负极的预锂化表面更加均匀，内应力更低，有利于避免铝负极的局部粉化。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种铝基负极及其制备方法和电池。

背景技术

锂离子电池被广泛应用于便携式电子设备和电动汽车的电化学储能装置。然而，传统的锂离子电池中，金属氧化物锂作为正极，廉价的石墨碳作为负极材料，但是石墨的理论容量较低，仅为372mAh/g。无法满足高容量的锂离子电池的要求。由于传统锂离子电池的能量密度即将达到极限，特别是由于石墨阳极的理论容量限制，迫切需要开发出性能优越、成本更低、更薄、更轻、更环保的下一代锂离子电池。

铝、锗、锡等金属因其较高的理论比容量而引起了人们的广泛关注，金属铝作为合金型负极材料，具有超高的克容量(993 mAh/g)，且金属铝成本低廉，地球储量丰富，是下一代高能量密度锂离子电池负极的理想材料。然而，由于金属铝的高反应活性和自然形成的氧化铝层。由于铝具有较高的反应活性，所以在铝颗粒和铝箔表面都自然形成了氧化铝层，这使得铝纳米粒子表面极易形成氧化铝。在循环过程中氧化铝层会发生不可逆的锂化，导致铝阳极基电池的容量快速衰减。传统锂离子电池的正极采用铝箔作为集流体，负极采用铜箔作为集流体。铜箔集流体的缺点是铜密度大，会导致电池质量能量密度下降。此外，铜箔价格比铝箔价格昂贵许多。在此基础上，为了进一步提升锂电池的质量能量密度，提升集流体散热能力，可以使用铝箔作为负极集流体，但是，金属铝表面致密的氧化层是锂离子和电子的绝缘体，会使电极的导电性下降，不利于形成高容量的负极材料。