CN107863488A - 复合锂金属负极片的制备方法及复合锂金属负极片 - Google Patents

复合锂金属负极片的制备方法及复合锂金属负极片 Download PDF

Info

Publication number
CN107863488A
CN107863488A CN201710856310.7A CN201710856310A CN107863488A CN 107863488 A CN107863488 A CN 107863488A CN 201710856310 A CN201710856310 A CN 201710856310A CN 107863488 A CN107863488 A CN 107863488A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
compound
net
ode
piece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710856310.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107863488B (zh
Inventor
孟繁慧
谢富国
高凡
姜巍
王欣全
周江
伍绍中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Juyuan New Energy Technology Co ltd
Tianjin Lishen Battery JSCL
Original Assignee
Tianjin Lishen Battery JSCL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Lishen Battery JSCL filed Critical Tianjin Lishen Battery JSCL
Priority to CN201710856310.7A priority Critical patent/CN107863488B/zh
Publication of CN107863488A publication Critical patent/CN107863488A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107863488B publication Critical patent/CN107863488B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134Electrodes based on metals, Si or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1395Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种复合锂金属负极片的制备方法,其特征是:由压制后的编织锂网构成复合的锂片主体结构,在编织锂网表面设置保护层构成复合锂金属网的支撑结构;具体步骤如下:选取直径为10微米‑2000微米锂丝,将锂丝编织成多孔锂网;采用常规的磁控溅射、蒸镀或气相包覆方法,在锂网的外表面包覆保护层构成复合锂金属网的支撑结构;将上述制备复合锂金属网通过原位压制方法制成复合锂金属负极片。有益效果:本发明采用原位的压制方法,首先使用锂金属丝编制成锂金属网,再将锂金属网通过碾压将锂网原位压制成复合锂片,锂金属保护层改善锂金属负极使用效率,同时作为结构支撑,防止锂金属粉化及电池结构形变。

Description

复合锂金属负极片的制备方法及复合锂金属负极片
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,尤其涉及一种复合锂金属负极片的制备方法及复合锂金属负极片。
背景技术
消费电子领域、储能领域和新能源汽车领域对锂离子电池的能量密度提出了越来越高的要求,具有高能量密度兼具良好安全性能的锂离子电池的需求及其迫切。
目前,金属锂被业内认为是高能量密度电池的最终解决方案,为满足高能量密度动力电池安全性的要求,高能量密度锂离子电池被业界广泛看好,金属锂的理论比容量为3860mAh/g,锂金属作为锂离子电池的负极具有天然的优势。
循环过程中,金属锂负极溶解、生长,造成本体体积改变,容易造成锂金属粉化或产生锂枝晶,进而影响库伦效率和循环性能。另外,由于金属锂具有很高的活性,在传统液态电解液中很难形成稳定的固体电解质界面膜(SEI膜),从而造成金属锂负极的循环效率降低。而在固态电池中,活性物质与固态电解质的界面接触较差,且在工作过程中,容易遭到破坏,所以低界面锂离子传输阻抗的复合锂金属负极是全固态电池的一个关键的研究方向。
因此,目前迫切需要开发出一种技术,其具有独立支撑的网络结构,在液态电池的应用中,防止负极锂金属粉化,维持工作过程中的结构稳定性,防止形变,同时可以有效改善锂金属负极使用效率,避免锂枝晶的产生,同时,在全固态电池的应用中,可以降低界面锂离子传输阻抗。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足,而提供一种复合锂金属负极片的制备方法及复合锂金属负极片,制备的复合锂金属负极片应用于液态锂离子电池中,可以改善锂金属负极使用效率,提供结构支撑,防止负极锂金属粉化,避免锂枝晶的产生;另外,应用于固态电池中,除上述优点外,还可降低界面锂离子传输阻抗。
本发明为实现上述目的,采用以下技术方案:一种复合锂金属负极片的制备方法,其特征是:由压制后的编织锂网构成复合的锂片主体结构,在编织锂网表面设置保护层构成复合锂金属网的支撑结构;具体步骤如下:
1)选取直径为10微米-2000微米锂丝,将锂丝编织成多孔锂网;
2)采用常规的磁控溅射、蒸镀或气相包覆方法,在锂网的外表面包覆保护层构成复合锂金属网的支撑结构;
3)将上述制备复合锂金属网通过原位压制方法制成复合锂金属负极片。
所述步骤1)中编织锂网的单元锂丝为单根锂丝或两根及两根以上锂丝的组合。
所述步骤1)中多孔锂网的孔径为10-2000微米,厚度为10-5000微米。
所述多孔锂网的编织结构为经纬网络结构、菱形网络结构或赫格利斯结构的二维结构,或三维四向结构、三维五向结构的三维结构。
所述保护层材料采用Li3N型、LiPON或LiNbO3的一种或两种以上的组合,保护层材料的剪切模量大于锂金属的剪切模量;保护层厚度为10纳米-100微米。
一种复合锂金属负极片,包括采用锂金属丝编制成的锂金属网,编制的锂金属丝之间设有间隙,锂金属网通过原位压制构成复合锂金属负极片的主体结构。
所述复合锂金属负极片主体结构的孔为非穿透性孔,厚度为10-4000微米。
所述锂金属网的外表面设有保护层,构成复合锂金属负极片主体结构的支撑结构。
所述保护层材料采用Li3N型、LiPON或LiNbO3的一种或两种以上的组合,保护层材料的剪切模量大于锂金属的剪切模量;保护层厚度为10纳米-100微米。
有益效果:与现有技术相比,本发明采用原位的压制方法及在锂网表面包覆保护层形成复合锂金属网,再通过原位压制方法制成复合锂金属负极片,应用于基于锂金属为负极的电池体系,锂负极的保护层可导通锂离子,在充放电过程中,锂金属保护层作为支撑结构,降低了锂金属的界面阻抗,同时防止锂金属粉化和避免锂枝晶的产生,进而改善基于锂金属负极的电池结构形变。原位的压制方法简化了复合锂金属负极的制作流程,规避了过程失效风险,有助于复合锂金属负极的大规模生产和应用。
附图说明
图1是复合锂金属负极片的结构示意图;
图2是锂丝编织形状呈菱形结构的锂网结构示意图。
图中:1、锂金属网,2、锂金属丝,3、间隙,4、复合锂金属负极,5、非穿透孔,6保护层。
具体实施方式
下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
详见附图,本实施例提供了一种复合锂金属负极片的制备方法,由压制后的编织锂网构成复合的锂片主体结构,在编织锂网表面设置保护层构成复合锂金属网的支撑结构;具体步骤如下:
1)选取直径为10微米-2000微米锂丝,将锂丝编织成多孔锂网;
2)采用常规的磁控溅射、蒸镀或气相包覆方法,在锂网的外表面包覆保护层构成复合锂金属网的支撑结构;
3)将上述制备复合锂金属网通过原位压制方法制成复合锂金属负极片。
所述步骤1)中编织锂网的单元锂丝为单根锂丝或两根及两根以上锂丝的组合。
所述步骤1)中多孔锂网的孔径为10-2000微米,厚度为10-5000微米。
所述多孔锂网的编织结构为二维结构或三维结构。
所述多孔锂网的编织结构为经纬网络结构、菱形网络结构或赫格利斯结构的二维结构,或三维四向结构、三维五向结构的三维结构。
所述保护层材料采用Li3N型、LiPON或LiNbO3的一种或两种以上的组合,保护层材料的剪切模量大于锂金属的剪切模量;保护层厚度为10纳米-100微米。
一种复合锂金属负极片,包括采用锂金属丝编制成的锂金属网,编制的锂金属丝之间设有间隙,锂金属网通过原位压制构成复合锂金属负极片的主体结构。所述复合锂金属负极片主体结构的孔为非穿透性孔,厚度为10-4000微米。所述锂金属网的外表面设有保护层,构成复合锂金属负极片主体结构的支撑结构。所述保护层材料采用Li3N型、LiPON或LiNbO3的一种或两种以上的组合,保护层材料的剪切模量大于锂金属的剪切模量;保护层厚度为10纳米-100微米。
实施例1
一种复合锂金属负极片的制备方法,步骤如下:
(1)首先选取直径为200微米的锂丝,以单根锂丝为编织单元,调整锂丝间距为30微米以内,将所选锂丝采用经纬网络的二维结构编织为锂网;
详见附图1,(2)在锂金属网的外表面采用镀膜法涂上保护层,形成复合锂金属负极片主体结构的支撑结构;保护层材料采用LiPON,保护层厚度为1微米。
详见附图2,(3)将锂网通过原位压制为复合锂片,该复合锂片厚度为100微米。
实施例2
一种复合锂金属负极片的制备方法,步骤如下:
(1)首先选取直径为300微米的锂丝,以单根锂丝为编织单元,调整锂丝间距为50微米,采用二维结构中的菱形结构将所选锂丝编织为锂金属网;
(2)在锂金属网的外表面采用镀膜法涂上保护层,形成复合锂金属负极片主体结构的支撑结构;保护层材料采用LiPON和LiNbO3两种组合,保护层厚度为2微米。
(3)再将带有保护层的锂金属网通过原位压制方法制成复合锂片,该复合锂片厚度为150微米。
实施例3
一种复合锂金属负极片的制备方法,步骤如下:
(1)首先选取直径为200微米的锂丝,以两根锂丝为编织单元,调整锂丝间距为50微米,将所选锂丝编织为三维四向的三维结构锂金属网;
(2)在锂金属网的外表面采用磁控溅射的方法,以Li3PO4为靶材,在N2氛围中对锂网进行LiPON包覆;形成复合锂金属负极片主体结构的支撑结构;保护层厚度为2微米。
(3)将上述制备的锂网压制为复合锂片,该复合锂片厚度为100微米。
上述参照实施例对该一种复合锂金属负极片的制备方法及复合锂金属负极片进行的详细描述,是说明性的而不是限定性的,可按照所限定范围列举出若干个实施例,因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改,应属本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种复合锂金属负极片的制备方法,其特征是:由压制后的编织锂网构成复合的锂片主体结构,在编织锂网表面设置保护层构成复合锂金属网的支撑结构;具体步骤如下:
1)选取直径为10微米-2000微米锂丝,将锂丝编织成多孔锂网;
2)采用常规的磁控溅射、蒸镀或气相包覆方法,在锂网的外表面包覆保护层构成复合锂金属网的支撑结构;
3)将上述制备复合锂金属网通过原位压制方法制成复合锂金属负极片。
2.根据权利要求1所述的复合锂金属负极片的制备方法,其特征是:编织结构采用经纬网络结构、菱形网络结构或赫格利斯结构的二维结构,或三维四向结构、三维五向结构的三维结构。
3.根据权利要求1所述的复合锂金属负极片的制备方法,其特征是:所述步骤1)中编织锂网的单元锂丝为单根锂丝或两根及两根以上锂丝的组合。
4.根据权利要求1所述的复合锂金属负极片的制备方法,其特征是:所述步骤1)中编织锂网孔径为10‐2000微米,厚度为10‐5000微米。
5.一种根据权利要求1制备的复合锂金属负极片,其特征是:包括采用锂金属丝编制成的锂金属网,编制的锂金属丝之间设有间隙,锂金属网通过原位压制构成复合锂金属负极片的主体结构。
6.根据权利要求5所述的复合锂金属负极片,其特征是:所述复合锂金属负极片主体结构的孔为非穿透性孔,厚度为10-4000微米。
7.根据权利要求5所述的复合锂金属负极片,其特征是:所述锂金属网的外表面设有保护层,构成复合锂金属负极片主体结构的支撑结构。
8.根据权利要求7所述的复合锂金属负极片,其特征是:所述保护层材料采用Li3N型、LiPON或LiNbO3的一种或两种以上的组合,保护层材料的剪切模量大于锂金属的剪切模量;保护层厚度为10纳米-100微米。
CN201710856310.7A 2017-09-21 2017-09-21 复合锂金属负极片的制备方法及复合锂金属负极片 Active CN107863488B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710856310.7A CN107863488B (zh) 2017-09-21 2017-09-21 复合锂金属负极片的制备方法及复合锂金属负极片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710856310.7A CN107863488B (zh) 2017-09-21 2017-09-21 复合锂金属负极片的制备方法及复合锂金属负极片

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107863488A true CN107863488A (zh) 2018-03-30
CN107863488B CN107863488B (zh) 2024-05-28

Family

ID=61699444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710856310.7A Active CN107863488B (zh) 2017-09-21 2017-09-21 复合锂金属负极片的制备方法及复合锂金属负极片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107863488B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200107835A (ko) 2019-03-08 2020-09-16 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 음극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2020184900A1 (ko) 2019-03-08 2020-09-17 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 음극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
US11482725B2 (en) 2019-12-18 2022-10-25 Industrial Technology Research Institute Electrode and lithium-ion battery employing the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202845320U (zh) * 2012-10-24 2013-04-03 赵建章 振动筛复合筛网
CN103199217A (zh) * 2013-04-02 2013-07-10 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池的富锂极片及其制备方法
CN105594051A (zh) * 2013-02-21 2016-05-18 罗伯特·博世有限公司 具有复合固体电解质的锂电池组
CN106654172A (zh) * 2016-12-28 2017-05-10 中天储能科技有限公司 一种多重保护的锂金属负极片
CN106716690A (zh) * 2014-10-23 2017-05-24 株式会社Lg 化学 多层结构锂金属电极及其制造方法
CN207368084U (zh) * 2017-09-21 2018-05-15 天津力神电池股份有限公司 复合锂金属负极片

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202845320U (zh) * 2012-10-24 2013-04-03 赵建章 振动筛复合筛网
CN105594051A (zh) * 2013-02-21 2016-05-18 罗伯特·博世有限公司 具有复合固体电解质的锂电池组
CN103199217A (zh) * 2013-04-02 2013-07-10 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池的富锂极片及其制备方法
CN106716690A (zh) * 2014-10-23 2017-05-24 株式会社Lg 化学 多层结构锂金属电极及其制造方法
CN106654172A (zh) * 2016-12-28 2017-05-10 中天储能科技有限公司 一种多重保护的锂金属负极片
CN207368084U (zh) * 2017-09-21 2018-05-15 天津力神电池股份有限公司 复合锂金属负极片

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200107835A (ko) 2019-03-08 2020-09-16 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 음극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2020184900A1 (ko) 2019-03-08 2020-09-17 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 음극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
US11482725B2 (en) 2019-12-18 2022-10-25 Industrial Technology Research Institute Electrode and lithium-ion battery employing the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN107863488B (zh) 2024-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jia et al. Extremely accessible potassium nitrate (KNO3) as the highly efficient electrolyte additive in lithium battery
CN108172761B (zh) 一种用于锂二次电池的复合负极、及其制备和应用
CN104103809B (zh) 一种锂离子电池合金负极用三层电极结构
CN109728291A (zh) 一种高比能锂金属电池
CN207368126U (zh) 基于多孔锂金属补锂的锂离子电池
CN106898753B (zh) 硅包覆垂直石墨烯/金属锂复合材料及其制备方法和应用
Jin et al. Advances in carbon materials for stable lithium metal batteries
CN110707287B (zh) 一种金属锂负极及其制备方法和锂电池
CN106129455A (zh) 锂硫电池
Pan et al. Double-sided conductive separators for lithium-metal batteries
Wei et al. MOF‐derived materials enabled lithiophilic 3D hosts for lithium metal anode—A Review
CN108550857A (zh) 一种具有梯度硅含量的负极片及锂电池
CN107863488A (zh) 复合锂金属负极片的制备方法及复合锂金属负极片
CN204793030U (zh) 混合正极极片及锂离子动力电池
CN103346292B (zh) 一种锂离子电池复合正极及其制备方法和应用
CN214336748U (zh) 一种普鲁士蓝类钠离子电池
WO2015076059A1 (ja) キャパシタおよびその製造方法
CN207368084U (zh) 复合锂金属负极片
CN105655632A (zh) 一种锂空气电池制备方法及制备的锂空气电池
CN113036079A (zh) 一种固态电池用负极及其制备方法和应用
CN105047428A (zh) 一种锂离子电容器的制备方法
CN103035925A (zh) 一种锂离子动力电池、锂离子动力电池集流体及负极极片
CN107706355A (zh) 多孔锂金属箔片的制备方法
KR102298059B1 (ko) 리튬 이차전지의 제조방법
CN207368125U (zh) 基于复合锂金属负极的锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230207

Address after: 300457 No. 38, Haitai South Road, Binhai high tech Industrial Development Zone (outer ring), Binhai New Area, Tianjin

Applicant after: TIANJIN LISHEN BATTERY JOINT-STOCK Co.,Ltd.

Applicant after: Tianjin Juyuan New Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: 300384 Tianjin Binhai New Area Binhai high tech Industrial Development Zone (outer ring) 38 Haitai South Road

Applicant before: TIANJIN LISHEN BATTERY JOINT-STOCK Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant