CN103378345A - 锂电池负极及锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂电池负极，包括集电体及涂布于该集电体上的负极活性材料层，该负极活性材料层上包覆有保护膜层，可防止负极活性材料层被电解液溶解损耗，从而避免电池容量降低。本发明还涉及一种使用该负极的锂电池。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池，特别涉及一种锂电池负极及一种锂电池。
背景技术
锂二次电池由于其具有高能量密度、高电动势及低自放电等优良特性，已被广泛应用于移动电话、笔记本电脑等消费性电子产品中。
锂二次电池以人造石墨或天然石墨等碳材料作为负极材料，以锂钴、锂镍、锂锰等金属氧化物作为正极材料，以有机溶剂或有机聚合物作为电解液。在长期的使用中，负极材料或正极材料会溶解在电解液中造成损耗，从而使得电池容量降低。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种防止电池负极材料损耗使锂电池性能劣化的锂电池负极。
有鉴于此，还有必要提供一种含有上述负极的锂电池。
一种锂电池负极，包括集电体及涂布于该集电体上的负极活性材料层，该负极活性材料层上包覆有保护膜层，该负极活性材料层位于该保护膜层与该集电体之间。
一种锂电池，包括壳体以及置于壳体内的正极、负极、有机电解质及隔离膜，该负极包括集电体及涂布于该集电体上的负极活性材料层，该负极活性材料层上包覆有保护膜层，该负极活性材料层位于该保护膜层与该集电体之间。
与现有技术相比，本发明的锂电池负极上包覆有保护膜层，可防止负极活性材料层被电解液溶解损耗，从而避免电池容量降低。
附图说明
图1是本发明一实施方式的锂电池负极的结构示意图。
图2是包括图1所示的负极的锂电池的结构示意图。
图3及图4是对图2的锂电池及传统锂电池进行充放电测试的测试结果曲线图。
主要元件符号说明
| 负极 | 10 |
| 集电体 | 101 |
| 负极活性材料层 | 102 |
| 保护膜层 | 103 |
| 正极 | 11 |
| 电解液 | 12 |
| 隔离膜 | 13 |
| 锂电池 | 20 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1所示，本发明锂电池负极10包括集电体101、负极活性材料层102、及保护膜层103。集电体101为金属基材或碳棒，具有良好导电性能，在本实施方式中，集电体101的材料为铜箔。组成负极活性材料层102的材料包括碳材料，如石墨、碳纤维、碳纳米管等，另外，过渡金属或其氧化物也可选用，如锡及其氧化物，在本实施方式中，负极活性材料层由人造石墨、天然石墨，或这二者的混合物组成。负极活性材料层102涂布于集电体101上。保护膜层103的材料为金属、硅、金属氧化物、硅氧化物或上述材料的混合物，如Ag、Cu、Sn、Al、Wu、Si、SiOx (0＜x≦2)、SiOx-graphite (0＜x≦2)、SiOx-carbon (0＜x≦2)等。保护膜层103的厚度小于100纳米，在本实施方式中，保护膜层103的厚度为50纳米。
上述锂电池负极的制备方法为镀膜，即通过蒸镀、溅镀、炉式镀膜、或卷绕式真空镀膜的方式将负极活性材料层102镀于集电体101上，再通过同样的方式将保护膜层103包覆于负极活性材料层102上。
如图2所示，本发明锂电池20包括一壳体(图未标示)及置于壳体内的正极11、电解液12、隔离膜13以及本发明所提供的负极10。
正极11主要包括集电体和形成于集电体表面的活性材料层，该活性材料层由锂锰氧化物、锂镍氧化物、锂钴氧化物等锂与过渡金属的复合氧化物组成。
电解液12为有机电解质溶液，可以由一种有机溶剂或几种有机溶剂组成的混合溶剂添加一种或几种可溶锂盐组成。有机溶剂例如碳酸异丙烯酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、1,2-二甲氧基乙烷等，典型的可溶锂盐如高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、六氟砷酸锂等。
电解液12还可以为聚合物电解质，如含有高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、六氟砷酸锂等锂盐的聚乙烯氧烷、聚丙烯氧烷、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯等。
电池隔离膜13为现有技术所采用的锂电池隔离膜，如无机纸、不织布、高分子聚合物多孔膜等，包括单层膜和多层膜。
电池壳体包括金属、合金、塑料或其组合。
本发明的锂电池可具有任何形状，如圆柱状、棱柱状、片状或钮扣状。
本发明锂电池的制备可采用任何公众已知的制备锂电池的方法。具体而言，一种常用的方法包括在壳体内放置通过隔离膜13耦合的负极10及正极11，随后往其中注入电解质并将其密封。优选真空注射作为注射电解质的方法，但对其没有特别限制。也可将耦合的电极10、11在置于壳体内之前用电解质溶液进行浸渍。
请参考图3及图4，其揭示了分别对负极包括上述保护膜层的锂电池及不包括上述保护膜层的传统的锂电池进行100次充放电测试。其中曲线1为包括上述保护膜层的锂电池充放电曲线，曲线2为不包括上述保护膜层的锂电池充放电曲线，图3为在23摄氏度下进行的测试，图4为在60摄氏度下进行的测试。可以看出，在多次充放电时，带有上述保护膜层的锂电池的电池容量要大于不带有上述保护膜层的锂电池的电池容量，特别在高温下这种差异更为显著，可见上述保护膜层可有效防止负极活性材料层的溶解损耗从而防止电池容量降低。
总之，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种锂电池负极，包括集电体及涂布于该集电体上的负极活性材料层，其特征在于：该负极活性材料层上包覆有保护膜层，该负极活性材料层位于该保护膜层与该集电体之间。
2.如权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于：该保护膜层选自金属、硅、硅氧化物中的一种或上述二种或二种以上材料的混合物。
3.如权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于：该保护膜层选自Ag、Cu、Sn、Al、Wu、Si、SiOx (0＜x≦2)、SiOx-graphite (0＜x≦2)、SiOx-carbon (0＜x≦2)中的一种或上述二种或二种以上材料的混合物。
4.如权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于：该保护膜层通过蒸镀、溅镀、炉式镀膜、或卷绕式真空镀膜的方式包覆于该负极活性材料层上。
5.如权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于：该保护膜层的厚度小于100纳米。
6.如权利要求5所述的锂电池负极，其特征在于：该保护膜层的厚度为50纳米。
7.如权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于：该负极活性材料层选自石墨。
8.如权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于：该集电体为铜箔。
9.一种锂电池，包括壳体以及置于壳体内的正极、负极、有机电解质及隔离膜，该负极包括集电体及涂布于该集电体上的负极活性材料层，其特征在于：该负极活性材料层上包覆有保护膜层，该负极活性材料层位于该保护膜层与该集电体之间。
10.如权利要求9所述的锂电池，其特征在于：该保护膜层选自金属、硅、硅氧化物中的一种或上述二种或二种以上材料的混合物。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104966814A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-10-07 | 李震祺 | 一种高安全性的金属锂负极及其制备方法 |
| CN112397685A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-23 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种负极片及其应用 |
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| CN112397685B (zh) * | 2020-11-16 | 2022-02-15 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种负极片及其应用 |
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