CN105355846B - 一种含硫电极、含有该电极的锂硫电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂硫电池领域，尤其涉及一种锂硫电池电极，包括集流体和涂敷层，所述涂敷层为n层结构，且2≤n，从集流体到涂层表层依次为第1层、第2层、……、第n层；第i层涂层(1≤i≤n)包括含硫活性物质、导电剂、粘接剂，所述导电剂上接枝有极性官能团，所述极性官能团的质量为所述导电剂的质量的wi％，所述极性官能团的极性强弱为〥i，且wi％≤wi+1％或/和〥i≤〥i+1。越靠近集流体，极性官能团含量越低，导电剂的导电性能越好，有利于降低整体极片的电阻；越靠近涂层表面，极性官能团含量越高或极性越大，导电剂对锂硫化物的吸附作用越强，整体电极固定锂硫化物的能力越强，因此解决锂硫化物扩散至负极影响电池循环性能。

Description

一种含硫电极、含有该电极的锂硫电池及其制备方法
技术领域
本发明属于锂硫电池领域，尤其涉及一种含硫电极、含有该电极的锂硫电池及其制备方法。
背景技术
自从1991年，碳材料创造性的运用于锂离子电池领域，并带来该领域革命性的变化，即高效而安全的进行多次充放电后，其便被广泛的运用于移动电话、摄像机、笔记本电脑以及其他便携式电器上。与传统的铅酸、Ni-Cd、MH-Ni电池相比，锂离子电池具有更高的比体积能量密度、比重量能量密度、更好的环境友好性、更小的自放电以及更长的循环寿命等，是二十一世纪理想的移动电器电源、电动汽车电源以及储电站用储电器。
然而随着生活品味的提高，人们对移动用电器提出了更轻、更薄、更小、更持久、价格更低的新需求，相应的便对这些设备的供电器件提出了新的要求；能量密度更高、价格便宜；这其中供电器件(电池)能量密度与用户体验息息相关，备受广大消费者的关注，而现阶段提高电池能量密度的方法主要集中在开发新的正/负极材料，开发新型的正极材料对电池能量密度提升效果尤为显著。
目前商品化的正极材料主要是层状或尖晶石结构的锂过渡金属氧化物(如钴酸锂、锰酸锂)和橄榄石结构的磷酸铁锂等。钴酸锂(LiCoO2)的理论容量相对较大(275mAh/g)，但实际放电容量仅160mAh/g左右，且其价格高，有一定毒性，而且该正极材料在过充时易发生放热分解反应，不仅使电池容量明显下降，同时对电池安全也造成威胁。锰酸锂(LiMn2O4)的理论容量为148mAh/g，实际容量低于130mAh/g，且其压实密度不高，能量密度低，稳定性差，在充放电过程中容易引起晶格变形，导致循环效率偏低。磷酸铁锂(LiFePO4)的理论容量为172mAh/g，但该正极材料压实密度低，制备出来的电芯能量密度相应较小。上述常用锂离子电池正极材料容量普遍不高，同时也均存在一些问题，不能满足电池开发需求。
单质硫的理论比容量为1675mAh/g，远远高于目前商业使用的正极材料的理论必容量，成为当前电池发展的主要趋势。但是单质硫本身并不导电，必须与导电物质复合才能做成电极，而由于作为导电组分的导电剂的引入，使得正极涂层中硫的含量得到较大幅度的降低，从而降低了锂硫电池的能量密度；同时锂硫电池在充放电过程中，单质硫会转化为多硫化物，而多硫化物会溶于液体有机电解液中，导致在循环过程中活性物质的损失，更为严重的是，溶解的硫化物将在负极析出形成枝晶，具有极大的刺穿隔离膜的风险，从而导致电池的安全性极差。
有鉴于此，确有必要开发出一种新的锂硫电池电极，其不仅能够提高含硫组份在电极中的比例，而且对锂硫化物具有更强的吸附能力。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供的一种锂硫电池电极，包括集流体和涂敷层，所述涂敷层为n层结构，且2≤n，从集流体到涂层表层依次为第1层、第2层、……、第n层；第i层涂层(1≤i≤n)包括含硫活性物质、导电剂、粘接剂，所述导电剂上接枝有极性官能团，所述极性官能团的质量为所述导电剂的质量的wi％，所述极性官能团的极性强弱为〥i，且wi％≤wi+1％或/和〥i≤〥i+1。越靠近集流体，极性官能团含量越低，导电剂的导电性能越好，有利于降低整体极片的电阻；越靠近涂层表面，极性官能团含量越高或极性越大，导电剂对锂硫化物的吸附作用越强，整体电极固定锂硫化物的能力越强，因此解决锂硫化物扩散至负极影响电池循环性能。同时，含有极性官能团的导电剂，更有利于其均匀分散于电极浆料中，制备出来的电芯一致性更好。最后，一维或二维结构的导电剂，能够构建一个立体空间网络结构，也有利于限制锂硫化合物的溶解及移动，确保电芯具有更加优异的性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种锂硫电池电极，包括集流体和涂敷层，所述涂敷层为n层结构，且2≤n，从集流体到涂层表层依次为第1层、第2层、……、第n层；第i层涂层(1≤i≤n)包括含硫活性物质、导电剂、粘接剂，所述导电剂上接枝有极性官能团，所述极性官能团的质量为所述导电剂的质量的wi％，所述极性官能团的极性强弱为〥i，且wi％≤wi+1％或/和〥i≤〥i+1。越靠近集流体，极性官能团含量越低，导电剂的导电性能越好，有利于降低整体极片的电阻；越靠近涂层表面，极性官能团含量越高或极性越大，导电剂对锂硫化物的吸附作用越强，整体电极固定锂硫化物的能力越强，因此解决锂硫化物扩散至负极影响电池循环性能。
作为本发明锂硫电池电极的一种改进，所述含硫活性物质包括硫单质、硫基化合物和硫复合物中的至少一种，所述含硫活性物质的质量占整个第1层涂敷层的质量的30％～99％。
作为本发明锂硫电池电极的一种改进，所述硫单质包括升华硫和/或高纯硫；所述硫基化合物包括有机硫化物、Li2Sn和碳硫聚合物(C2Sv)m中的至少一种，其中，n≥1，1≤v≤8，1≤m；所述硫复合物包括硫/碳复合物、硫/导电聚合物复合物和硫/无机氧化物中的至少一种，所述导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔等，无机氧化物包括氧化铝、氧化硅、氧化锆等。
作为本发明锂硫电池电极的一种改进，0≤wi％≤20％，极性官能团含量过低，无法充分起到吸附锂硫化合物的作用，极性官能团含量过高，将影响到电极的导电性能；所述极性官能团选自烷烃(—CH3，—CH2—)、烯烃(—CH＝CH—)、醚类(—O—CH3，—O—CH2—)、硝基化合物(—NO2)、二甲胺(CH3—N—CH3)、脂类(—COOR)、酮类(—CO—)、醛类(—CHO)、硫醇(—SH)、胺类(—NH2)、酰胺(—NHCO—CH3)、醇类(—OH)、酚类(Ar—OH)和羧酸类(—COOH)中的至少一种。
作为本发明锂硫电池电极的一种改进，所述导电剂为零维导电剂、一维导电剂、二维导电剂和三维导电剂中的至少一种，所述导电剂在所述涂敷层中的含量为0.5％～40％。
作为本发明锂硫电池电极的一种改进，所述零维导电剂为导电炭黑、超级导电碳和科琴黑中的至少一种；所述一维导电剂为碳纳米管或/和导电碳纤维；所述二维导电剂为石墨烯；所述三维导电剂为复合物导电剂。
作为本发明锂硫电池电极的一种改进，所述导电剂含有二维导电剂或/和三维导电剂时，导电剂最大横切面的等效直径(即与所述横切面积相同面积的圆的直径)小于或等于30μm。对于二维或三维导电剂而言，其本身的横切面会阻碍锂离子的扩散，进而使得电池的性能变差；因此不能选择最大横切面等效直径过大的导电剂；当然，如果二维或三维导电剂上存在可导通离子的孔洞，则此时影响锂离子传输的关键因素不再是导电剂最大横切面的等效直径，而是相邻两导离子孔洞之间的孔间距(孔边缘之间的距离)，因此，此时两导离子孔洞之间的孔间距小于或等于30μm。
本发明还包括一种锂硫电池，所述锂硫电池的正极电极为本发明所述锂硫电池的电极。
本发明还包括一种锂硫电池的制备方法，主要包括如下步骤：
步骤1，浆料的配制：将含硫活性物质ai、导电剂ci、粘接剂zi配制成浆料ji作为第i层涂层的浆料待用；
步骤2，i层涂层的正极片的制备：在集流体或涂敷了i-1层涂层的表面涂敷步骤1制备得到的浆料ji，干燥后得到涂敷了i层涂层的正极片；
步骤3，正极片的制备：将浆料jn涂敷在已经涂敷了n-1层涂层的电极表面，干燥后得到正极片；
步骤4，成品锂硫电池制备：将步骤3得到的正极片与负极片、隔离膜组装得到裸电芯，之后入壳/袋，干燥、注液、化成、整形后得到成品锂硫电池。
作为本发明锂硫电池制备方法的一种改进，步骤4所述负极为富锂物质或/和贫锂物质；所述富锂物质为金属锂带；所述贫锂物质包括碳类材料、合金类材料、金属氧化物系列、金属氮化物和碳化合物中的至少一种；且当所述负极为贫锂物质时，全电池制备时需要采用补锂技术补锂；所述补锂方法包括金属锂粉直接补锂法、金属锂粉配制成浆料涂敷在石墨烯负极表面法、金属锂带补锂法、直接接触补锂法和电镀补锂法中的一种。
本发明的有益效果在于：越靠近集流体，极性官能团含量越低，导电剂的导电性能越好，有利于降低整体极片的电阻；越靠近涂层表面，极性官能团含量越高或极性越大，导电剂对锂硫化物的吸附作用越强，整体电极固定锂硫化物的能力越强，因此解决锂硫化物扩散至负极影响电池循环性能。同时，含有极性官能团的导电剂，更有利于其均匀分散于电极浆料中，制备出来的电芯一致性更好。最后，一维或二维结构的导电剂，能够构建一个立体空间网络结构，也有利于限制锂硫化合物的溶解及移动，确保电芯具有更加优异的性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明及其有益效果进行详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
比较例，
浆料的配制：将硫碳复合物、导电碳(粒径为200nm)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝80:15:5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
正极片的制备：选择铝箔为集流体，将上述浆料涂敷于铝箔表面，涂敷厚度为100μm，烘干、冷压、分条、焊接得到正极片待用；
成品锂硫电池制备：将上述正极片与隔离膜、金属锂带叠片，得到裸电芯，之后选择铝塑膜为外封装材料，进行顶侧封、注液、静置、化成、整形、排气得到成品锂硫电池。
实施例1，与比较例不同之处在于，本实施例包括如下步骤：
第一层浆料配制：将硫碳复合物、导电碳(粒径为200nm，含有醚类官能团3％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝80:15:5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第一层涂层涂敷：选择铝箔为集流体，将上述浆料涂敷于铝箔表面，涂敷厚度为40μm，烘干得到第一层涂层；
第二层浆料配制：将硫碳复合物、导电碳(粒径为200nm，含有醇类官能团3％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝80:15:5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第二层涂层涂敷：将上述浆料涂敷于第一次涂层表面，涂敷厚度为60μm，烘干、冷压、分条、焊接得到正极片待用；
其余与比较例相同，不再赘述。
实施例2，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
第一层浆料配制：将硫碳复合物、导电碳(粒径为200nm，含有硝基官能团3％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝80:15:5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第一层涂层涂敷：选择铝箔为集流体，将上述浆料涂敷于铝箔表面，涂敷厚度为20μm，烘干得到第一层涂层；
第二层浆料配制：将硫碳复合物、导电碳(粒径为200nm，含有胺类官能团3％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝80:15:5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第二层涂层涂敷：将上述浆料涂敷于第一次涂层表面，涂敷厚度为30μm，烘干、冷压、分条、焊接得到正极片待用；
第三层浆料配制：将硫碳复合物、导电碳(粒径为200nm，含有羧基官能团3％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝80:15:5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第三层涂层涂敷：将上述浆料涂敷于第二次涂层表面，涂敷厚度为50μm，烘干、冷压、分条、焊接得到正极片待用；
其它与实施例1的相同，这里不再重复。
实施例3，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
第一层浆料配制：将硫碳复合物、碳纳米管(管径为20nm，含有羧基官能团0％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝80:15:5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第一层涂层涂敷：选择铝箔为集流体，将上述浆料涂敷于铝箔表面，涂敷厚度为40μm，烘干得到第一层涂层；
第二层浆料配制：将硫碳复合物、碳纳米管(管径为20nm，含有羧基官能团2％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝80:15:5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第二层涂层涂敷：将上述浆料涂敷于第一次涂层表面，涂敷厚度为60μm，烘干、冷压、分条、焊接得到正极片待用；
其它与实施例1的相同，这里不再重复。
实施例4，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
第一层浆料配制：将硫碳复合物、碳纳米管(管径为20nm，含有羧基官能团0.5％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝80:15:5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第一层涂层涂敷：选择铝箔为集流体，将上述浆料涂敷于铝箔表面，涂敷厚度为40μm，烘干得到第一层涂层；
第二层浆料配制：将硫碳复合物、碳纳米管(管径为20nm，含有羧基官能团4％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝80:15:5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第二层涂层涂敷：将上述浆料涂敷于第一次涂层表面，涂敷厚度为60μm，烘干、冷压、分条、焊接得到正极片待用；
其它与实施例1的相同，这里不再重复。
实施例5，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
第一层浆料配制：将硫碳复合物、碳纳米管(管径为20nm，含有羧基官能团5％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝80:15:5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第一层涂层涂敷：选择铝箔为集流体，将上述浆料涂敷于铝箔表面，涂敷厚度为40μm，烘干得到第一层涂层；
第二层浆料配制：将硫碳复合物、碳纳米管(管径为20nm，含有羧基官能团20％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝80:15:5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第二层涂层涂敷：将上述浆料涂敷于第一次涂层表面，涂敷厚度为60μm，烘干、冷压、分条、焊接得到正极片待用；
其它与实施例1的相同，这里不再重复。
实施例6，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
第一层浆料配制：将硫碳复合物、石墨烯(平面等效直径为1μm，含有羧基官能团0.5％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝90:0.5:9.5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第一层涂层涂敷：选择铝箔为集流体，将上述浆料涂敷于铝箔表面，涂敷厚度为40μm，烘干得到第一层涂层；
第二层浆料配制：将硫碳复合物、石墨烯(平面等效直径为400nm，含有羧基官能团7％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝99:0.5:0.5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第二层涂层涂敷：将上述浆料涂敷于第一次涂层表面，涂敷厚度为60μm，烘干、冷压、分条、焊接得到正极片待用；
其它与实施例1的相同，这里不再重复。
实施例7，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
第一层浆料配制：将硫碳复合物、石墨烯(平面等效直径为30μm，含有羧基官能团0.2％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝60:20:20)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第一层涂层涂敷：选择铝箔为集流体，将上述浆料涂敷于铝箔表面，涂敷厚度为40μm，烘干得到第一层涂层；
第二层浆料配制：将硫碳复合物、石墨烯(平面等效直径为2μm，含有羧基官能团2％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝30:40:30)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第二层涂层涂敷：将上述浆料涂敷于第一次涂层表面，涂敷厚度为60μm，烘干、冷压、分条、焊接得到正极片待用；
其它与实施例1的相同，这里不再重复。
实施例8，与实施例1不同的是，本实施例包括如下步骤：
第一层浆料配制：将单质硫、碳纳米管+石墨烯复合导电剂(质量比为1:1,石墨烯平面等效直径为500nm，含有羧基官能团0.4％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝70:20:10)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第一层涂层涂敷：选择铝箔为集流体，将上述浆料涂敷于铝箔表面，涂敷厚度为40μm，烘干得到第一层涂层；
第二层浆料配制：将硫碳聚合物、导电炭黑+石墨烯复合导电剂(质量比为1:1,石墨烯平面等效直径为100nm，含有羧基官能团1.5％)、PVDF(硫碳复合物:导电碳:PVDF＝85:10:5)分散于NMP中得到正极浆料待用；
第二层涂层涂敷：将上述浆料涂敷于第一次涂层表面，涂敷厚度为60μm，烘干、冷压、分条、焊接得到正极片待用；
其它与实施例1的相同，这里不再重复。
将比较例、各实施例制备得到的硫电极材料与聚四氟乙烯、导电碳、溶剂混合均匀后，涂敷在铝箔上，之后分条得到正极片，再与金属锂带、隔离膜卷绕得到裸电芯，选择铝塑膜为外封装材料进行顶封、侧封、注液、真空封装、静置、化成、整形、除气得到成品锂硫电池。
对本发明进行如下测试：
容量测试：在25℃环境中按如下流程对各实施例和比较例电极材料制备得到的电芯进行容量测试：静置3min；0.5C恒流放电至1.5V；静置3min；0.5C恒流充电至3.8V，恒压充电至0.05C；静置3min；0.5C恒流放电至1.5V得到首次放电容量D1；静置3min之后完成容量测试，所得结果见表1。
循环测试:在25℃环境中按如下流程对各实施例和比较例电极材料制备得到的电芯进行循环测试：静置3min；0.5C恒流放电至1.5V；静置3min；0.5C恒流充电至3.8V，恒压充电至0.05C；静置3min；0.5C恒流放电至1.5V得到首次放电容量D1；静置3min，“0.5C恒流充电至3.8V，恒压充电至0.05C；静置3min；0.5C恒流放电至1.5V得到首次放电容量D1；静置3min”重复299次得到D300，之后完成循环测试，计算容量保持率为D300/D1，所得结果见表1。
自放电测试：在25℃环境中按如下流程对各实施例和比较例电极材料制备得到的电芯进行自放电测试：静置3min；0.5C恒流充电至3.0V，恒压充电至0.05C；静置72h后测试开路电压V1，之后再静置72h测试开路电压V2，电芯的自放电速率＝(V1-V2)/72(mV/h)，所得结果见表1。
表1、不同电解质电芯容量、循环容量保持率、自放电速度：
由表1可得，本发明的含硫电极组装得到的锂硫电池，具有更高的容量发挥、循环性能，以及更低的自放电；这是由于本发明制得的锂硫电极，对嵌锂后的锂硫化合物具有更强的固定作用，从而限制了锂硫化物溶解进入电解液中进而在负极析出，影响电池性能。
对比实施例1和实施例2可得，官能团的极性越强、涂层层数越多，相应的制备出来的电芯具有更好的性能，这是因为表层强极性的官能团对锂硫化物具有更强的吸附作用。
对比实施例3-实施例5可得，当极性官能团含量过高时，电池容量急剧降低，这是由于极性官能团含量过高时，导电剂失去导电性能，因此影响了电极电化学性能的发挥。
从实施例1-实施例8可得，本发明具有普适性。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种锂硫电池电极，包括集流体和涂敷层，其特征在于：所述涂敷层为n层结构，且2≤n，从集流体到涂层表层依次为第1层、第2层、……、第n层；第i层涂层包括含硫活性物质、导电剂和粘接剂，其中，1≤i≤n，所述导电剂上接枝有极性官能团，所述极性官能团的质量为所述导电剂的质量的wi％，所述极性官能团的极性强弱为〥i，且wi％≤wi+1％或/和〥i≤〥i+1；
所述极性官能团选自烷烃、烯烃、醚类、硝基化合物、脂类、酮类、醛类、硫醇、胺类、酰胺、醇类、酚类和羧酸类中的至少一种。
2.一种权利要求1所述的锂硫电池电极，其特征在于，所述含硫活性物质包括硫单质、硫基化合物和硫复合物中的至少一种，所述含硫活性物质的质量占整个第1层涂敷层的质量的30％～99％。
3.一种权利要求2所述的锂硫电池电极，其特征在于，所述硫单质包括升华硫和/或高纯硫；所述硫基化合物包括有机硫化物、Li2Sn和碳硫聚合物(C2Sv)m中的至少一种，其中，n≥1，1≤v≤8，1≤m；所述硫复合物包括硫/碳复合物、硫/导电聚合物复合物和硫/无机氧化物中的至少一种。
4.一种权利要求1所述的锂硫电池电极，其特征在于，0＜wi％≤20％。
5.一种权利要求1所述的锂硫电池电极，其特征在于，所述导电剂为零维导电剂、一维导电剂、二维导电剂和三维导电剂中的至少一种，所述导电剂在所述涂敷层中的含量为0.5％～40％。
6.一种权利要求5所述的锂硫电池电极，其特征在于，所述零维导电剂为导电炭黑、超级导电碳和科琴黑中的至少一种；所述一维导电剂为碳纳米管或/和导电碳纤维；所述二维导电剂为石墨烯；所述三维导电剂为复合物导电剂。
7.一种权利要求5所述的锂硫电池电极，其特征在于，所述导电剂含有二维导电剂或/和三维导电剂时，导电剂最大横切面的等效直径小于或等于30μm。
8.一种锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池的正极电极为权利要求1所述锂硫电池的电极。
9.一种权利要求8所述锂硫电池的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：
步骤1，浆料的配制：将含硫活性物质ai、导电剂ci、粘接剂zi配制成浆料ji作为第i层涂层的浆料待用；
步骤2，i层涂层的正极片的制备：在集流体或涂敷了i-1层涂层的表面涂敷步骤1制备得到的浆料ji，干燥后得到涂敷了i层涂层的正极片；
步骤3，正极片的制备：将浆料jn涂敷在已经涂敷了n-1层涂层的电极表面，干燥后得到正极片；
步骤4，成品锂硫电池制备：将步骤3得到的正极片与负极片、隔离膜组装得到裸电芯，之后入壳/袋，干燥、注液、化成、整形后得到成品锂硫电池。
10.一种权利要求9所述锂硫电池的制备方法，其特征在于，步骤4所述负极为富锂物质或/和贫锂物质；所述富锂物质为金属锂带；所述贫锂物质包括碳类材料、合金类材料、金属氧化物系列材料、金属氮化物和碳化合物中的至少一种；且当所述负极为贫锂物质时，全电池制备时需要采用补锂方法补锂；所述补锂方法包括金属锂粉直接补锂法、将金属锂粉配制成浆料后涂敷在石墨烯负极表面的补锂法、金属锂带补锂法、直接接触补锂法和电镀补锂法中的一种。
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