[发明专利]一种负极片、锂硫电池及其制备方法

说明书

本申请公开了一种负极片，包括锂金属层(101)，以及覆盖在所述锂金属层(101)表面的硅材料层(102)。本申请还提供一种锂硫电池及锂硫电池的制备方法。本申请提供的负极片、锂硫电池，在锂金属层上覆盖一层硅材料层，利用可以脱嵌锂的硅材料层，有效抑制锂枝晶的生长，并能阻止锂金属表面固体电解质界面膜(SEI膜)被破坏，从而提升电池的循环寿命和安全性。

技术领域

本申请涉及电化学储能技术领域，特别是涉及一种负极片；本申请还涉及一种锂硫电池；本申请还涉及一种锂硫电池的制备方法。

背景技术

锂硫电池是锂电池的一种，是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点。利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到1675mAh/g和2600Wh/kg，远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量(190mAh/g)。

锂硫电池由于采用锂金属做负极，在充放电循环过程中锂不断的溶解、沉积，在此过程中锂不均匀沉积，可能会产锂枝晶以及“死锂”，导致电池循环寿命下降，并带来安全风险。并且，锂硫电池正极中的硫元素，在充放电过程中容易形成多硫化物，多硫化物会溶解到电解液中，并在正负极之间来回穿梭。多硫化物可以与负极锂金属反应，破坏负极的电解质界面膜，造成电池循环寿命恶化。

因此，如何避免锂硫电池循环寿命恶化，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的第一个目的为提供一种负极片；本发明的第二个目的为提供一种锂硫电池；本发明的第三个目的为提供一种锂硫电池的制备方法；本申请提供的负极片、锂硫电池，在锂金属层上覆盖一层硅材料层，利用可以脱嵌锂的硅材料层，有效抑制锂枝晶的生长，并能阻止锂金属表面固体电解质界面膜(SEI膜)被破坏，从而提升电池的循环寿命和安全性。

本发明提供的技术方案如下：

一种负极片，包括锂金属层，以及覆盖在所述锂金属层表面的硅材料层。

优选地，所述硅材料层由单质硅、二氧化硅、氧化亚硅、无定形硅合金中的任意一种或多种制成。

优选地，所述无定形硅合金具体为硅锂合金、硅铜合金、硅铁合金、硅铝合金中的任意一种或多种。

优选地，所述硅材料层的厚度为1-50μm。

优选地，所述硅材料层的厚度为10-20μm。

优选地，所述硅材料层通过涂覆的方式在所述锂金属层表面成型；或，所述硅材料层与所述锂金属层压合成型。

优选地，所述锂金属层由纯锂或锂合金制成，所述锂合金具体为锂镁合金、锂锌合金、锂锡合金、锂银合金中的任意一种或多种。

一种锂硫电池，包括正极片、隔离膜、负极片，以及电解液，所述隔离膜设置在所述正极片与所述负极片之间，所述负极片为上述任一项所述的负极片，且所述硅材料层位于所述锂金属层与所述隔离膜之间。

一种上述的锂硫电池的制备方法，包括以下步骤：

在锂金属层表面成型硅材料层，形成负极片；

将正极片、隔离膜与所述负极片经卷绕或叠片进行组合，注入电解液、化成后制得锂硫电池；

其中，在锂金属层表面成型硅材料层的方法具体如下：

将硅材料与导电剂、粘结剂混合，在有机溶剂中混匀，制得硅材料浆，将硅材料浆涂覆在所述锂金属层上，形成硅材料层；

或，

将硅材料与导电剂、粘结剂混合，经干法极片工艺制成硅材料层，然后将所述硅材料层与所述锂金属层压合成型。