CN107615550A - 一种二次电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种二次电池及其制备方法。该二次电池包括电池负极、电解液、隔膜以及电池正极，其中，电池负极包括负极集流体，所述负极集流体同时充当负极活性材料；电解液包括电解质和溶剂，电解质为锂盐；电池正极包括正极集流体和正极活性材料层，正极活性材料层包括能可逆脱嵌锂离子的正极活性材料。本发明由于将金属或金属合金或金属复合物同时作为负极集流体和负极活性材料，无需额外添加负极活性物质，有效地降低了电池的重量和体积，同时有效地提高了电池的容量；进一步地显著提高了电池的能量密度，降低了生产成本，简化了生产流程，并且本发明二次电池具有良好的充放电循环性能。

Description

一种二次电池及其制备方法 技术领域
本发明涉及电池领域，特别涉及一种二次电池及其制备方法。
背景技术
随着现代物质生活水平及科技的发展，人们对能源的消耗及需求越来越大，寻找一种新型能源成为当今迫切的需要。锂离子电池因其比容量高，循环寿命长，性价比高成为当今电子产品电源的首选对象。锂离子电池的核心组成部件通常包含正极、负极和电解液。商用的锂离子电池是以过渡金属氧化物或聚阴离子型金属化合物为正极活性材料，以石墨或碳为负极活性材料，酯类电解液为电解液。但以石墨为负极活性材料，石墨在电池中占用了很大一部分的体积和重量，制约了锂离子电池的电池容量及能量密度，增加了生产流程的复杂性和生产成本。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明提供一种二次电池及其制备方法，旨在解决现有的锂电池以石墨为负极活性材料，电池的电池容量及能量密度较低，生产工艺复杂，生产成本较高的问题。
第一方面，本发明提供了一种二次电池，包括电池负极、电解液、隔膜以及电池正极，其中，
所述电池负极包括负极集流体；所述负极集流体包括金属或金属合金或金属复合物导电材料，所述负极集流体同时充当负极活性材料；
所述电解液包括电解质和溶剂，所述电解质为锂盐；
所述电池正极包括正极集流体和正极活性材料层，所述正极活性材料层包 括能可逆脱嵌锂离子的正极活性材料，所述正极集流体包括金属、金属合金或金属复合物导电材料。
具体地，所述正极活性材料包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴酸锂二元材料、尖晶石结构锂锰氧化物、镍钴锰酸锂三元材料、层状富锂高锰材料中的一种或几种或其中一种的复合材料。
具体地，所述负极集流体包括铝、镁、锂、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰中的一种、或其中任意一种金属的复合物、或其中任意一种的合金。
优选地，所述负极集流体为铝。
进一步地，所述负极集流体的结构为铝箔、或多孔铝、或碳材料包覆的多孔铝、或铝的多层复合结构。
具体地，所述正极集流体包括铝、镁、锂、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰中的一种、或其中任意一种金属的复合物、或其中任意一种的合金；
优选地，所述正极集流体优选为铝。
具体地，所述电解质包括但不限于六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、醋酸锂、水杨酸锂、乙酰乙酸锂、碳酸锂、三氟甲磺酸锂、十二烷基硫酸锂、柠檬酸锂、双(三甲基硅烷基)氨基锂、六氟砷酸锂、三氟甲烷磺酰亚胺锂中的一种或几种，且浓度范围为0.1–10mol/L。进一步地，电解质的浓度为0.5-2mol/L。
具体地，所述溶剂包括酯类、砜类、醚类、腈类有机溶剂或离子液体中的一种或几种。
优选地，所述溶剂包括碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丁酯、碳酸甲丁酯、碳酸甲异丙酯、甲酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、氟代碳酸乙烯酯，丙酸甲酯,丙酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基 四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、4-甲基-1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧乙烷、1,2-二甲氧丙烷、三乙二醇二甲醚、二甲基砜、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯脂、亚硫酸二甲脂、亚硫酸二乙脂、冠醚一种或多种。
进一步地，所述电解液还包括添加剂，所述添加剂包括酯类、砜类、醚类、腈类或烯烃类有机添加剂中的一种或几种。
优选地，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲脂、二甲基亚砜、苯甲醚、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、冠醚12-冠-4、冠醚18-冠-6、4-氟苯甲醚、氟代链状醚、二氟代甲基碳酸乙烯酯、三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯、三氟乙基膦酸、溴代丁内酯、氟代乙酸基乙烷、磷酸酯、亚磷酸酯、磷腈、乙醇胺、碳化二甲胺、环丁基砜、1,3-二氧环戊烷、乙腈、长链烯烃、三氧化二铝、氧化镁、氧化钡、碳酸钠、碳酸钙、二氧化碳、二氧化硫、碳酸锂中的一种或几种的一种或几种。
优选地，添加剂为碳酸亚乙烯酯，含量为5wt％。
优选地，所述正极活性材料层还包括导电剂以及粘结剂，所述正极活性材料的含量为60-95wt％，导电剂的含量为0.1-30wt％，粘结剂的含量为0.1-10wt％。
第二方面的，本发明还提供了一种上述二次电池的制备方法，包括：
制备电池负极，将金属、或金属合金、或金属复合物导电材料裁切成所需的尺寸，洗净后作为电池负极，所述金属或金属合金或金属复合物导电材料同时充当负极集流体和负极活性材料；
配制电解液，称取一定量锂盐电解质加入到相应溶剂中，充分搅拌溶解，得到电解液；
制备隔膜，将多孔聚合物薄膜、无机多孔薄膜或玻璃纤维类薄膜裁切成所需尺寸，清洗干净；
制备电池正极，按一定比例称取正极活性材料、导电剂以及粘结剂，加入到适当溶剂中充分研磨成均匀浆料；取金属或金属合金或金属复合物导电材料，将其表面洗净后作为正极集流体；然后将所述浆料均匀涂覆于所述正极集流体表面，待所述浆料完全干燥形成正极活性材料层后进行裁切，得所需尺寸的电池正极；
将所述电池负极、所述电解液、所述隔膜以及所述电池正极按顺序进行组装，得到二次电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：由于取消了传统的负极活性物质，有效地降低了电池的重量，体积和制造成本，简化了生产流程；将金属或金属合金或金属复合物构成的负极集流体同时作为负极活性材料，有效地提高了电池的容量；通过电池的重量和体积的降低以及电池容量的提高，显著地提高了电池的能量密度，并且电池具有良好的充放电循环性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的二次电池的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润 饰也视为本发明的保护范围。
图1为本发明实施例提供的二次电池的结构示意图。参照图1，本发明实施例提供的二次电池，包括电池负极1、电解液2、隔膜3、电池正极(包括正极活性材料层4以及正极集流体5)；其中，电池负极1包括负极集流体，所述负极集流体包括金属或金属合金或金属复合物导电材料，所述负极集流体同时充当负极活性材料；电解液2包括电解质和溶剂，电解质为锂盐；电池正极包括正极集流体5和正极活性材料层4，所述正极集流体包括金属或金属合金或金属复合物导电材料，所述正极活性材料层包括能可逆脱嵌锂离子的正极活性材料。
本发明实施例提供的电池工作原理为：本发明实施例提供的二次电池不含负极活性材料，在充电过程中，正极活性材料脱出锂离子，与负极集流体这一金属或金属合金或其复合材料发生合金化反应形成锂-金属合金；放电过程中，锂-金属合金脱出锂离子后嵌入正极活性材料中，从而实现充放电过程。与传统的锂离子电池(即对比实施例)相比，主要区别在于负极所发生的反应不同，传统锂离子电池发生的反应是锂离子的嵌入-脱出反应，而本发明二次电池负极发生的是锂离子的合金-脱合金反应。
本发明实施例提供的电池不需要传统的负极活性材料，降低了体积和成本；同时金属与锂离子发生合金化反应有更大的电池容量，通过电池的重量和体积的降低以及电池容量的提高，显著地提高了电池的能量密度，并且能节约生产成本，简化了生产流程。
具体的，本发明实施例中，正极活性材料包括但不限于钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)、镍钴酸锂二元材料(LiNi1-xCoxO2)、尖晶石结构(LiMn2-xMxO4，M＝Ni,Co,Cr等)、镍钴锰酸锂三元材料[Li(Ni,Co,Mn)O2]、层状富锂高锰材料[Li2MnO3-Li(NiCoMn)O2]、NASCION结 构的Li3M2(PO4)3(M＝V,Fe,Ti等)等中的一种或几种或其复合材料。
具体地，本发明实施例中，负极集流体包括但不限于铝、镁、锂、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰中的一种或任意一种的合金或金属复合物。
具体地，本发明实施例中，正极集流体包括但不限于铝、镁、锂、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰中的一种或任意一种的合金或金属复合物。
优选地，本发明实施例中，负极集流体为铝。
优选地，本发明实施例中，正极集流体为铝。
在本发明实施例中，电解液中的溶剂没有特别限制，只要溶剂可以使电解质离解成阳离子和阴离子，且阳离子和阴离子可以自由迁移即可。例如，本发明实施例溶剂为酯类、砜类、醚类、腈类有机溶剂或者离子液体。溶剂包括但不限于碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丁酯、碳酸甲丁酯、碳酸甲异丙酯、甲酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、氟代碳酸乙烯酯，丙酸甲酯,丙酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、4-甲基-1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧乙烷、1,2-二甲氧丙烷、三乙二醇二甲醚、二甲基砜、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯脂、亚硫酸二甲脂、亚硫酸二乙脂、冠醚中的一种或多种。
进一步地，为了防止负极集流体在充放电时因体积变化所造成的破坏，使负极集流体结构和功能稳定，提高负极集流体的使用寿命和性能，以提高二次电池的循环率，本发明实施例中电解液还包括添加剂，添加剂包括但不限于氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲脂、二甲基亚 砜、苯甲醚、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、冠醚12-冠-4、冠醚18-冠-6、4-氟苯甲醚、氟代链状醚、二氟代甲基碳酸乙烯酯、三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯、三氟乙基膦酸、溴代丁内酯、氟代乙酸基乙烷、磷酸酯、亚磷酸酯、磷腈、乙醇胺、碳化二甲胺、环丁基砜、1,3-二氧环戊烷、乙腈、长链烯烃、三氧化二铝、氧化镁、氧化钡、碳酸钠、碳酸钙、二氧化碳、二氧化硫、碳酸锂中的一种或几种。且添加剂的含量为0.1-20wt％，进一步地为1-5wt％。在电解液中增加的添加剂在负极集流体表面可以形成稳定的固体电解质膜，使得负极集流体作为活性材料反应时不被破坏，可以维持其功能和形状，提高电池的循环次数。
优选地，添加剂为碳酸亚乙烯酯，含量为5wt％。
进一步地，所述正极活性材料层还包括导电剂以及粘结剂，所述正极活性材料的含量为60-95wt％，导电剂的含量为0.1-30wt％，粘结剂的含量为0.1-10wt％。同时，导电剂和战阶剂没有特别的限制，采用本领域常用的即可。导电剂为导电炭黑、Super P导电碳球、导电石墨KS6、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯、还原氧化石墨烯中的一种或多种。粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、SBR橡胶、聚烯烃类中的一种或多种。
进一步地，更优选地，负极集流体为铝箔或多孔铝或碳材料包覆的多孔铝或铝的多层复合材料。采用多孔铝箔使得正极活性材料脱出的锂离子，与金属铝合金化反应更充分，提高电池容量；采用碳材料包覆的多孔铝结构在提高电池容量的情况下，因碳材料包覆层的保护作用有利于维持铝的结构稳定性，进一步提高电池的循环稳定性；采用铝的多层复合材料也有利于抑制和改善铝箔的体积膨胀效应，提高电池的循环性能。
具体地，本发明实施例提供的二次电池所使用的隔膜的成分为绝缘的多孔 聚合物薄膜或无机多孔薄膜，包括多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜、多孔复合聚合物薄膜、玻璃纤维类薄膜或多孔陶瓷隔膜中的一种或多种。隔膜的作用为物理隔绝电池正负极防止短路的同时允许电解液中的离子自由通过。
第二方面，本发明实施例还提供了制备上述二次电池的方法，包括：
步骤101、制备电池负极，将金属或金属合金或金属复合物导电材料裁切成所需的尺寸，然后将裁切后的金属导电材料表面洗净，将洗净后的金属导电材料作为负极集流体，将所述负极集流体作为电池负极。
步骤102、配制电解液，称取一定量电解质加入到相应溶剂中，充分搅拌溶解。
步骤103、制备隔膜，将多孔聚合物薄膜、无机多孔薄膜或玻璃纤维类薄膜裁切成所需尺寸，清洗干净。
步骤104、制备电池正极，按一定比例称取活正极活性材料、导电剂以及粘结剂，加入适当溶剂中充分研磨成均匀浆料制成正极活性材料层；将金属或金属合金或金属复合物导电材料表面洗净作为正极集流体；然后将所述正极活性材料层均匀涂覆于正极集流体表面，待所述正极活性材料层完全干燥后进行裁切，得所需尺寸的电池正极。
步骤105、利用所述电池负极、电解液、隔膜以及电池正极进行组装。
具体地，本发明实施例中，步骤101中的金属导电材料为铝、镁、锂、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰中的一种或任意一种的合金或金属复合物。
本发明实施例中，步骤102中的电解质为锂盐，溶剂包括酯类、砜类、醚类或腈类有机溶剂。配制电解液，还包括：在所述溶剂加入添加剂进行搅拌。优选地，溶剂包括但不限于碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯一种或多种；添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸亚乙酯、亚硫酸丙烯酯、硫酸 亚乙酯环丁基砜、1,3-二氧环戊烷、乙腈或长链烯烃中的一种或几种。
优选地，本发明实施例中，步骤104中的正极活性材料选自钴酸锂、锰酸锂、钛酸锂、镍钴锰酸锂或磷酸铁锂的一种或几种。金属导电材料包括但不限于铝、镁、锂、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰中的一种或任意一种的合金或金属复合物。
优选地，本发明实施例中，步骤105利用所述电池负极、电解液、隔膜以及电池正极进行组装，具体包括：在惰性气体或无水无氧环境下，将制备好的负极、隔膜、电池正极依次紧密堆叠，添加电解液使隔膜完全浸润，然后封装入电池壳体，完成电池组装。
需要说明的是尽管上述步骤101-104是以特定顺序描述了本发明制备方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作。步骤101-104的制备可以同时或者任意先后执行。
该二次电池制备方法与前述二次电池是基于同一发明构思的，采用该二次电池制备方法得到的二次电池具有前述二次电池的所有效果，在此不再赘述。
下面通过具体的实施例进一步说明上述二次电池制备方法，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
具体实施例1
制备电池负极：取厚度为0.02mm的铝箔，裁切成直径12mm的圆片，用乙醇清洗铝箔，晾干作为负极集流体备用。
制备隔膜：将玻璃纤维纸裁切成直径16mm的圆片，烘干后作为隔膜备用。
配制电解液：称取1.5g六氟磷酸锂(浓度1mol/L)加入到3.2mL碳酸乙烯酯，3.2mL碳酸二甲酯与3.2mL碳酸甲乙酯组成的混合溶剂中，再加入质量含量为 5％的碳酸亚乙烯酯(0.545g)作为添加剂，充分搅拌至六氟磷酸锂完全溶解后作为电解液备用。
制备电池正极：将0.4g钴酸锂、0.05g碳黑、0.05g聚偏氟乙烯加入到2mL氮甲基吡咯烷酮溶液中，充分研磨获得均匀浆料；然后将浆料均匀涂覆于铝箔表面并真空干燥。对干燥所得电极片裁切成直径10mm的圆片，压实后作为电池正极备用。
电池组装：在惰性气体保护的手套箱中，将上述制备好的负极集流体、隔膜、电池正极依次紧密堆叠，滴加电解液使隔膜完全浸润，然后将上述堆叠部分封装入扣式电池壳体，完成电池组装。
对比实施例
制备电池负极：取0.4g石墨，0.05g碳黑、0.05g聚偏氟乙烯加入到2mL氮甲基吡咯烷酮溶液中，充分研磨获得均匀浆料；然后将浆料均匀涂覆于铝箔表面并真空干燥。对干燥所得电极片裁切成直径10mm的圆片，压实后作为电池负极备用。
制备隔膜：将高分子聚乙烯裁切成直径16mm的圆片，烘干后作为隔膜备用。
配制电解液：称取0.75g六氟磷酸锂加入到)加入到2.5mL碳酸乙烯酯与2.5mL碳酸二甲酯中，充分搅拌至六氟磷酸锂完全溶解后作为电解液备用。
制备电池正极：将0.4g钴酸锂正极材料、0.05g碳黑、0.05g聚偏氟乙烯加入到2mL氮甲基吡咯烷酮溶液中，充分研磨获得均匀浆料；然后将浆料均匀涂覆于铝箔表面并真空干燥。对干燥所得电极片裁切成直径10mm的圆片，压实后作为电池正极备用。
电池组装：在惰性气体保护的手套箱中，将上述制备好的负极集流体、隔 膜、电池正极依次紧密堆叠，滴加电解液使隔膜完全浸润，然后将上述堆叠部分封装入扣式电池壳体，完成电池组装。
电池的性能测试
充电-放电试验：将上述二次电池制备方法实施例中制备的二次电池通过100mA/g正极活性材料的恒定电流充电，直至其电压达到4.2V，然后以相同的电流放电，直至其电压达到3V，测量其电池容量及能量密度，测试其循环稳定性，以循环圈数表示，循环圈数是指电池容量衰减至85％时电池所充放电次数。
对本发明实施例1所提供的二次电池进行电池的电化学性能测试，与背景技术中所提到传统锂离子电池的性能进行比较，结果及比对情况如表1所示。
表1.实施例1与背景技术中的传统锂离子电池的电化学性能参数对比
从表1可以看出：本发明实施例1的二次电池与传统锂离子电池相比，负极不含石墨，原料成本和工艺成本降低，且电池的能量密度进一步提升。
实施例2-18
实施例2-18与实施例1二次电池制备过程步骤相同，区别仅在于负极集流体的选材不同，具体参见表2。
表2.不同负极集流体电池性能对比
从表2可以看出，负极集流体选择铝箔及其相关复合材料时，电池的比容量更高，循环性能更好，能量密度更高，且成本较低。
实施例19-29
实施例19-29与实施例1二次电池制备过程步骤相同，区别仅在于正极活性材料选材不同，具体参见表3。
表3.不同正极活性材料电池性能对比
实施例30-45
实施例30-45与实施例1二次电池制备过程步骤相同，区别仅在于电解质盐不同，具体参见表4。
表4.不同电解质盐电池性能对比
从表4中可以看出，电解质为LiPF6时，电池比容量更高，循环稳定性更好， 能量密度更高。
实施例46-50
实施例46-50与实施例1二次电池制备过程步骤相同，区别仅在于电解质盐浓度不同，具体参见表5。
表5.不同电解质浓度电池性能对比
从表5中可以看出，电解质浓度为1M(mol/L)时，电池比容量、能量密度和循环性能都较高。
实施例51-94
实施例51-94与实施例1二次电池制备过程步骤相同，区别仅在于电解液中的溶剂种类不同，具体参见表6。
表6.不同电解液溶剂电池性能对比
实施例95-145
实施例95-145与实施例1二次电池制备过程步骤相同，区别仅在于电解液中添加剂种类不同，具体参见表7。
表7.不同电解液添加剂的电池性能对比
实施例145-151
实施例145-151与实施例1二次电池制备过程步骤相同，区别仅在于电解液中的添加剂含量不同，具体参见表8。
表8.不同添加剂含量的电池性能对比
从表8中可以看出，添加剂含量为5wt％时，电池循环稳定性最好。
实施例152-153
实施例152-153与实施例1二次电池制备过程步骤相同，区别仅在于隔膜种类不同，具体参见表9。
表9.不同隔膜的电池性能对比
从表9中可以看出，隔膜选用常规隔膜即可，均可以使本发明二次电池获得较好的循环性能和较高的能量密度。
实施例154-159
实施例154-159与实施例1二次电池制备过程步骤相同，区别在于正极材料中的活性材料、导电剂、粘结剂种类、质量百分含量不同，具体参见表10。
表10.不同正极活性材料、导电剂、粘结剂含量的电池性能对比
实施例160-172
实施例160-172与实施例1二次电池制备过程步骤相同，区别仅在于正极集流体种类不同，具体参见表11。
表11.不同正极集流体的电池性能对比

Claims (19)

  1. 一种二次电池，包括电池负极、电解液、隔膜以及电池正极，其特征在于，其中，
    所述电池负极包括负极集流体；所述负极集流体包括金属或金属合金或金属复合物导电材料，所述负极集流体同时充当负极活性材料；
    所述电解液包括电解质和溶剂，所述电解质为锂盐；
    所述电池正极包括正极集流体和正极活性材料层，所述正极活性材料层包括能可逆脱嵌锂离子的正极活性材料，所述正极集流体包括金属、金属合金或金属复合物导电材料。
  2. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极集流体包括铝、镁、锂、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰中的任意一种、或其中任意一种金属的合金，或其中任意一种金属的复合物。
  3. 如权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述负极集流体的结构为铝箔、或碳材料包覆的多孔铝、或铝的多层复合结构。
  4. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴酸锂二元材料、尖晶石结构氧化物、镍钴锰酸锂三元材料、层状富锂高锰材料中的一种或几种或其中一种的复合材料。
  5. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述正极集流体包括铝、镁、锂、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰中的任意一种，或其中任意一种金属的复合物，或其中任意一种金属的合金。
  6. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述电解质包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、醋酸锂、水杨酸锂、乙酰乙酸锂、碳酸锂、三氟甲磺 酸锂、十二烷基硫酸锂、柠檬酸锂、双(三甲基硅烷基)氨基锂、六氟砷酸锂、三氟甲烷磺酰亚胺锂中的一种或几种，且浓度范围为0.1–10mol/L。
  7. 如权利要求6所述的二次电池，其特征在于，所述电解质的浓度为0.5-2mol/L。
  8. 如权利要求6所述的二次电池，其特征在于，所述电解质为六氟磷酸锂，浓度为1mol/L。
  9. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述溶剂包括酯类、砜类、醚类、腈类有机溶剂或离子液体中的一种或多种。
  10. 如权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述溶剂包括碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丁酯、碳酸甲丁酯、碳酸甲异丙酯、甲酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、氟代碳酸乙烯酯，丙酸甲酯,丙酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、4-甲基-1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧乙烷、1,2-二甲氧丙烷、三乙二醇二甲醚、二甲基砜、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯脂、亚硫酸二甲脂、亚硫酸二乙脂、冠醚中的一种或多种。
  11. 如权利要求10所述的二次电池，其特征在于，所述溶剂为体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯，或体积比为1:1的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯，或体积比为1:1的碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯。
  12. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述电解液还包括添加剂，所述添加剂包括酯类、砜类、醚类、腈类或烯烃类有机添加剂中的一种或几种。
  13. 如权利要求12所述的二次电池，其特征在于，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、 硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲脂、二甲基亚砜、苯甲醚、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、冠醚12-冠-4、冠醚18-冠-6、4-氟苯甲醚、氟代链状醚、二氟代甲基碳酸乙烯酯、三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯、三氟乙基膦酸、溴代丁内酯、氟代乙酸基乙烷、磷酸酯、亚磷酸酯、磷腈、乙醇胺、碳化二甲胺、环丁基砜、1,3-二氧环戊烷、乙腈、长链烯烃、三氧化二铝、氧化镁、氧化钡、碳酸钠、碳酸钙、二氧化碳、二氧化硫、碳酸锂中的一种或多种。
  14. 如权利要求12所述的二次电池，其特征在于，所述电解液中，所述添加剂的质量含量为0.1-20wt％。
  15. 如权利要求13所述的二次电池，其特征在于，所述电解液中，所述添加剂为碳酸亚乙烯酯，质量含量为1-5wt％。
  16. 如权利要求13所述的二次电池，其特征在于，所述电解液中，所述添加剂为亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯或亚硫酸亚乙酯，质量含量为1-5wt％。
  17. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料层还包括导电剂以及粘结剂，所述正极活性材料的含量为60-95wt％，所述导电剂的含量为0.1-30wt％，所述粘结剂的含量为0.1-10wt％。
  18. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述隔膜为绝缘的多孔聚合物薄膜或无机多孔薄膜，包括多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜、多孔复合聚合物薄膜、玻璃纤维类薄膜和多孔陶瓷隔膜中的一种或多种。
  19. 一种二次电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
    制备电池负极，将金属、或金属合金、或金属复合物导电材料裁切成所需的尺寸，洗净后作为电池负极，所述金属或金属合金或金属复合物导电材料同 时充当负极集流体和负极活性材料；
    配制电解液，称取一定量锂盐电解质加入到相应溶剂中，充分搅拌溶解，得到电解液；
    制备隔膜，将多孔聚合物薄膜、无机多孔薄膜或玻璃纤维类薄膜裁切成所需尺寸，清洗干净；
    制备电池正极，按一定比例称取正极活性材料、导电剂以及粘结剂，加入到适当溶剂中充分研磨成均匀浆料；取金属或金属合金或金属复合物导电材料，将其表面洗净后作为正极集流体；然后将所述浆料均匀涂覆于所述正极集流体表面，待所述浆料完全干燥形成正极活性材料层后进行裁切，得所需尺寸的电池正极；
    将所述电池负极、所述电解液、所述隔膜以及所述电池正极按顺序进行组装，得到二次电池。
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