CN108682790A - 一种锂金属负极片及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂金属负极片，包括：集流体和包覆在集流体外周面上的锂层，其中：集流体包括由高分子材料制作而成的薄膜层和位于薄膜层正、反面并与薄膜层贴合的第一导电金属层、第二导电金属层；集流体上设有若干个均布布置并依次贯通第一导电金属层、薄膜层和第二导电金属的通孔，且通孔的内壁包覆有锂层。一种锂金属负极片的制作方法，包括以下步骤：S1、将高分子材料粉体颗粒经过高温熔融流延拉伸成膜，以形成薄膜层；S2、镀导电金属层，以形成集流体；S3、在集流体上造孔；S4、镀锂，以形成锂层；S6、将石墨烯和有机溶剂混合后涂覆在锂层远离导电金属层的一侧，以形成涂覆层。本发明可以有效提升金属锂电池的循环和安全性能。

Description

一种锂金属负极片及其制作方法
技术领域
本发明涉及电池生产制造技术领域，尤其涉及一种锂金属负极片及其制作方法。
背景技术
近年来随着锂离子二次电池的迅猛发展以及国家政策对于电动类车辆用锂电池能量密度的要求，电池单体以及系统的能量密度的需求越来越高，传统的正负极材料的锂离子电池体系的能量密度已经逐渐地接近极限，需求更高能量密度的电池体系迫在眉睫，燃料电池的复兴也给锂离子电池的应用未来增加了更多的挑战。
发明内容
基于上述背景技术存在的技术问题，本发明提出一种锂金属负极片及其制作方法，以提高锂电池生产效率。
本发明提出了一种锂金属负极片，包括：集流体和包覆在集流体外周面上的锂层，其中：
集流体包括由高分子材料制作而成的薄膜层和位于薄膜层正、反面并与薄膜层贴合的第一导电金属层、第二导电金属层；集流体上设有若干个均布布置并依次贯通第一导电金属层、薄膜层和第二导电金属的通孔，且通孔的内壁包覆有锂层。
优选地，锂层远离第一导电金属层和第二导电金属层的一侧均分别设有涂覆层，所述涂覆层由石墨烯和有机溶剂混合而成。
优选地，石墨烯包括氧化石墨烯、还原石墨烯或掺杂改性石墨烯。
优选地，涂覆层厚度小于1.5um。
优选地，集流体上通孔的孔隙率为1％-20％，其孔径为1um-100um。
优选地，薄膜层由热塑性树脂制作而成。
优选地，薄膜层由聚丙烯制作而成。
优选地，薄膜层由聚乙烯制作而成。
优选地，薄膜层由聚对苯二甲酸乙二醇酯制作而成。
优选地，薄膜层的厚度为1um-10um。
优选地，第一导电金属层由铜材料制作而成。
优选地，第一导电金属层由泡沫铜制作而成。
优选地，第一导电金属层的厚度为1um-3um。
优选地，第二导电金属层为由铜材料制作而成。
优选地，第一导电金属层由泡沫铜制作而成。
优选地，第二导电金属层的厚度为1um-3um。
一种锂金属负极片的制作方法，包括以下步骤：
S1、将高分子材料粉体颗粒经过高温熔融流延拉伸成膜，以形成薄膜层；
S2、采用蒸镀法在S1中薄膜层的正反面各镀一层导电金属层，以形成集流体；
S3、在集流体上造孔；
S4、采用蒸镀法在造孔后的集流体外周面上以及孔壁上镀锂，以形成锂层；
S6、将石墨烯和有机溶剂混合后涂覆在锂层远离导电金属层的一侧，以形成涂覆层。
本发明中，通过对集流体的结构进行设置，使其成为多孔结构，以降低其的面密度，使集流体内部具有由由高分子材料制作而成的薄膜层，其两侧具有与薄膜层贴合的导电金属层；以利用高分子材料制作而成的薄膜层为电池的安全提供更好的熔断保护作用；利用多孔结构连通该集流体两侧电极材料(锂材料)，增加电子通道，以提升电池能量密度。因此，该负极片的结构设置可以有效提升金属锂电池的循环和安全性能。
附图说明
图1为本发明提出的一种锂金属负极片的结构示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，图1为本发明提出的一种锂金属负极片中所述上模的结构示意图。
参照图1，本发明实施例提出的一种锂金属负极片，包括：集流体1和包覆在集流体1外周面上的锂层2，其中：集流体1包括由高分子材料制作而成的薄膜层11和位于薄膜层11正、反面并与薄膜层11贴合的第一导电金属层12、第二导电金属层13；集流体1上设有若干个均布布置并依次贯通第一导电金属层12、薄膜层11和第二导电金属的通孔a，且通孔a的内壁包覆有锂层2。
本发明的工作原理是：利用集流体1多孔结构的特性，降低其的面密度，利用高分子材料制作而成的薄膜层11为电池的安全提供更好的熔断保护作用；利用多孔结构连通该集流体1两侧电极材料(锂材料)，增加电子通道，以提升电池能量密度。因此，该负极片的结构设置可以有效提升金属锂电池的循环和安全性能。
此外，本实施例中，锂层2远离第一导电金属层12和第二导电金属层13的一侧均分别设有涂覆层3，所述涂覆层3由石墨烯和有机溶剂混合而成。通过在锂金属表面的石墨烯材料可以增加复合集流体1的导电能力并有效抑制金属锂在充放电过程中的体积膨胀和锂枝晶。
本实施例中，石墨烯包括氧化石墨烯、还原石墨烯或掺杂改性石墨烯。
本实施例中，集流体1上通孔a的孔隙率为1％-20％，其孔径为1um-100um。
本实施例中，薄膜层11由聚丙烯制作而成。、聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯等高高分子材料制作而成。
优选地，。
本实施例中，第一导电金属层12、第二导电金属层13均由铜材料制作而成，且铜材料包括泡沫铜。
本实施例中，薄膜层11的厚度为1um-10um，涂覆层3厚度小于1.5um，第一导电金属层12、第二导电金属层13的厚度均分别为1um-3um。
一种锂金属负极片的制作方法，包括以下步骤：
S1、将高分子材料粉体颗粒经过高温熔融流延拉伸成膜，以形成薄膜层11；
S2、采用蒸镀法在S1中薄膜层11的正反面各镀一层导电金属层，以形成集流体1；
S3、在集流体1上造孔；
S4、采用蒸镀法在造孔后的集流体1外周面上以及孔壁上镀锂，以形成锂层2；
S6、将石墨烯和有机溶剂混合后涂覆在锂层2远离导电金属层的一侧，以形成涂覆层3。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂金属负极片，其特征在于，包括：集流体(1)和包覆在集流体(1)外周面上的锂层(2)，其中：
集流体(1)包括由高分子材料制作而成的薄膜层(11)和位于薄膜层(11)正、反面并与薄膜层(11)贴合的第一导电金属层(12)、第二导电金属层(13)；集流体(1)上设有若干个均布布置并依次贯通第一导电金属层(12)、薄膜层(11)和第二导电金属的通孔(a)，且通孔(a)的内壁包覆有锂层(2)。
2.根据权利要求1所述的锂金属负极片，其特征在于，锂层(2)远离第一导电金属层(12)和第二导电金属层(13)的一侧均分别设有涂覆层(3)，所述涂覆层(3)由石墨烯和有机溶剂混合而成；优选地，石墨烯包括氧化石墨烯、还原石墨烯或掺杂改性石墨烯；优选地，涂覆层(3)厚度小于1.5um。
3.根据权利要求1所述的锂金属负极片，其特征在于，集流体(1)上通孔(a)的孔隙率为1％-20％，其孔径为1um-100um。
4.根据权利要求1所述的锂金属负极片，其特征在于，薄膜层(11)由热塑性树脂制作而成。
5.根据权利要求1所述的锂金属负极片，其特征在于，薄膜层(11)由聚丙烯制作而成；优选地，薄膜层(11)由聚乙烯制作而成；优选地，薄膜层(11)由聚对苯二甲酸乙二醇酯制作而成；优选地，薄膜层(11)的厚度为1um-10um。
6.根据权利要求1所述的锂金属负极片，其特征在于，第一导电金属层(12)由铜材料制作而成；优选地，第一导电金属层(12)由泡沫铜制作而成。
7.根据权利要求1所述的锂金属负极片，其特征在于，第一导电金属层(12)的厚度为1um-3um。
8.根据权利要求1所述的锂金属负极片，其特征在于，第二导电金属层(13)为由铜材料制作而成；优选地，第一导电金属层(12)由泡沫铜制作而成。
9.根据权利要求1所述的锂金属负极片，其特征在于，第二导电金属层(13)的厚度为1um-3um。
10.一种锂金属负极片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将高分子材料粉体颗粒经过高温熔融流延拉伸成膜，以形成薄膜层(11)；
S2、采用蒸镀法在S1中薄膜层(11)的正反面各镀一层导电金属层，以形成集流体(1)；
S3、在集流体(1)上造孔；
S4、采用蒸镀法在造孔后的集流体(1)外周面上以及孔壁上镀锂，以形成锂层(2)；
S6、将石墨烯和有机溶剂混合后涂覆在锂层(2)远离导电金属层的一侧，以形成涂覆层(3)。
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