CN112103473A - 合金化负极及其制备方法、锂离子电池 - Google Patents

合金化负极及其制备方法、锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种合金化负极，所述合金化负极包括：N层导电高分子层和N+1层金属箔层，所述金属箔层和所述导电高分子层交替叠层设置；其中，N为1～10的正整数。本申请合金化负极是由若干金属箔层和设置在相邻金属箔层之间的导电高分子层组成的多层复合结构，其中，导电高分子层不但具有良好的电子导电性，可保证复合结构的负极中金属箔层的嵌锂深度；而且具有柔性、粘结性和弹性，能够稳定合金化负极界面，有效避免金属箔层在充放电过程中材料体积膨胀和粉化等问题，提高金属箔层的结构稳定性和安全性，从而提高电池的循环稳定性和使用寿命。

Description

合金化负极及其制备方法、锂离子电池
技术领域
本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种合金化负极及其制备方法，以及一种锂离子电池。
背景技术
随着便携式电子设备、电动汽车、5G通信储能和其他规模化储能等市场规模的快速发展，人们对于高能量密度、低成本二次电池的需求日益迫切。目前，商用锂离子电池多采用石墨类负极材料，其理论比容量仅为372mAh/g，且压实密度较低，限制了锂离子电池能量密度的进一步提升。基于Al、Sn、Si等合金化负极的锂离子电池具有高比能的优势，已成为高比能储能电池的研究热点。例如，铝可以和锂形成LiAl合金，理论比容量为993mAh/g，且铝导电性好，储量丰富，价格低廉，在5G通信基站储能和其他规模化储能等领域具有低成本的优势。
然而，基于铝负极等合金化负极的电池体系仍未完全达到商用的需求，主要问题在于，合金化负极在合金化过程中会发生体积膨胀，导致负极片粉化破裂失去电子导电能力；同时会破坏界面SEI膜，导致不可逆容量增加，库伦效率降低，造成容量衰减，影响循环性能。
针对高容量合金化负极膨胀粉化的问题，当前采用的改性方法主要包括多孔化结构设计、表面包覆/镀层等手段。但是，一方面，合金化负极嵌锂引发的材料膨胀和粉化从材料内部晶粒产生，仅通过外表面包覆/镀层无法解决负极内部的晶粒脱落问题；另一方面，通过多孔化结构设计等手段制备多孔合金化负极，以预留更多膨胀空间，但这种方法对能量密度的损失较大，并且现有改性方法存在一定的规模化制备难度。
发明内容
本申请的目的在于提供一种合金化负极及其制备方法，以及一种锂离子电池，旨在一定程度上解决现有合金化负极在充放电过程中易发生体积膨胀，导致极片粉化破裂，不可逆容量增加，库伦效率降低，从而减低电池的安全稳定性和使用寿命的问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种合金化负极，所述合金化负极包括：N层导电高分子层和N+1层金属箔层，所述金属箔层和所述导电高分子层交替叠层设置；其中，N为1～10的正整数。
第二方面，本申请提供一种合金化负极的制备方法，包括以下步骤：
在第一金属箔层表面制备第一导电高分子层，在所述第一导电高分子层背离所述第一金属箔层的表面设置第二金属箔层；
在所述第二金属箔层背离所述第一导电高分子层的表面依次交替叠层制备导电高分子层和金属箔层，得到由N层导电高分子层和N+1层金属箔层交替叠层设置的合金化负极；其中，N为1～10的正整数。
第三方面，本申请提供一种锂离子电池，所述锂离子电池的负极包含有上述的合金化负极，或者包含有上述方法制备的合金化负极。
本申请第一方面提供的合金化负极中，导电高分子层不但具有良好的电子导电性，可保证复合结构的负极中金属箔层的嵌锂深度；而且具有柔性、粘结性和弹性，能够稳定合金化负极界面，同时能够有效避免金属箔层在充放电过程中材料体积膨胀和粉化等问题，提高金属箔层的结构稳定性和安全性，从而提高电池的循环稳定性和使用寿命。并且，通过对合金化负极中交替叠层的高分子层和金属薄层层数的选择，可使合金化负极适用于不同的电池体系。
本申请第二方面提供的合金化负极的制备方法，工艺简便，适用于工业化大规模生产和应用，有利于促进低成本高容量合金化负极实现产业化应用。并且本申请制得的合金化负极中，设置在相邻两金属箔层中的导电高分子层起到粘结剂和缓冲剂的作用，能够有效避免金属箔层在充放电过程中材料膨胀和粉化掉粉等问题，防止金属箔层内部晶粒脱落，提高极片的稳定性和安全性，从而提高电池的循环稳定性和使用寿命。
本申请第三方面提供的锂离子电池，由于包含有上述由N层导电高分子层和N+1层金属箔层交替叠层设置的合金化负极，该合金化负极在充放电过程中，体积膨胀形变小，不易出现粉化掉粉现象，负极片稳定性好，安全性高。因而使得本申请提供的锂离子电池循环稳定性好，使用寿命长。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的合金化负极的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本发明中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b或c中的至少一项(个)”，或，“a，b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a-b(即a和b)，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
如附图1所示，本申请实施例第一方面提供一种合金化负极，合金化负极包括：N层导电高分子层和N+1层金属箔层，金属箔层和导电高分子层交替叠层设置；其中，N为1～10的正整数。
本申请第一方面提供的合金化负极由若干金属箔层和设置在相邻金属箔层之间的导电高分子层组成三明治多层复合结构。其中，设置在相邻金属箔层之间的具有柔性、粘结性和弹性的导电高分子层，在稳定界面的同时起到粘结剂和缓冲层的作用，能够有效避免金属箔层在充放电过程中材料体积膨胀和粉化等问题，提高金属箔层的结构稳定性和安全性，从而提高电池的循环稳定性和使用寿命。同时，导电高分子层具有良好的电子导电性，可保证复合结构的负极中金属箔层的嵌锂深度，不会影响电池中锂离子与金属箔层中金属之间的合金-去合金化过程。
本申请实施例提供的合金化负极中，交替叠层设置的金属箔层和导电高分子层的层数可根据不同的电池体系对负极片比容量的要求、以及金属箔层嵌锂深度的差异等因素灵活设置。在一些具体实施例中，合金负极片的结构为金属箔层-导电高分子层-金属箔层。在另一具体实施例中，合金负极片的结构为第一金属箔层-第一导电高分子层-第二金属箔层-第二导电高分子层-第三金属箔层……第N金属箔层-第N导电高分子层-第N+1金属箔层。本申请实施例叠层结构的合金化负极中导电高分子层可以是1～10层，此时金属箔层对应为2～11层，该交替叠层层数确保了合金化负极有较优的电化学综合性能，若叠层层数过多，则也会降低负极的稳定性，不利于实际应用。在一些具体实施例中，合金化负极中包含1～6层导电高分子层，通过与金属箔层交替叠层设置形成叠层结构的合金化负极，可应用于常规软包、圆柱、方形等锂离子电池中，稳定性好。
本申请实施例提供的合金化负极，由于采用金属箔层和导电高分子层的交替叠层结构，且在极片的最外两侧均为金属箔层，因而合金化负极本身的支撑稳定性较好。同时，金属箔层具有优异的导电导离子性能，设置在外层的金属箔层对电池内产生的电流具有优异的汇集作用，能够汇集电池内产生的电流对外输出。因而，本申请实施例提供的合金化负极中设置在外层的金属箔层可同时起到集流体的作用，且由于与合金化负极一体化设置，降低了内阻，更有利于电流的汇集传输。在另一些实施例中，也可以在合金化负极的一表面进一步设置铜、镍、钛、金等金属集流体层，这些金属集流体层与锂不发生反应，具有电子导通、离子绝缘作用，可阻止锂离子进一步向扩散，使合金化负极有更好的稳定性和安全性能，提升高能量密度合金化负极电池的浮充和稳定循环能力。
在一些实施例中，合金化负极中，N层导电高分子层中，各单层导电高分子层分别独立地选自：聚吡咯、聚苯胺、聚3，4-乙烯二氧噻吩、反式聚乙炔、聚并苯、聚丙烯腈、聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚噻吩、聚对苯撑乙烯撑、聚苯胺中的至少一种导电高分子材料制成的高分子膜层，这些高分子材料不但具有优异的导电性和导离子性能，而且具有优异的柔性、粘结性和弹性。设置在金属箔层之间，可提高金属箔层中金属颗粒间的粘结性，有效抑制金属箔层在充放电过程中的材料膨胀和粉化掉粉等现象，从而提高电池的循环稳定性和安全使用寿命。本申请实施例合金化负极中，N层导电高分子层既可以采用相同的材料层，也可以分别采用不同的材料层。在一些具体实施例中，合金化负极中，N层导电高分子层采用相同的高分子材料，有利于进一步提高负极的稳定性和相容性。
在一些实施例中，N层导电高分子层中，各单层导电高分子层的离子电导率分别独立地为10-6S/cm～10-3S/cm，电子导电率分别独立地为101S/cm～105S/cm，弹性模量分别独立地为0.2Mpa～10Mpa。本申请实施例合金化负极中高分子材料层均具有较好的导电、导离子性能，不会影响锂离子与金属箔材之间的合金化，不会影响电池中载流子的迁移和传输。同时导电高分子层具有优异的弹性模量，柔性、弹性形变性能好，当金属箔层在合金化过程中的因材料膨胀引起形变时，可有效缓冲金属箔层的形变，避免金属箔层粉化掉粉，提高合金负极的安全性能和稳定性能。本申请实施例N层导电高分子层的离子电导率、电子导电率、弹性模量等性能，随选择的高分子材料不同而不同，当各导电高分子层选择同样的高分子材料时，合金化负极中各导电高分子层的离子电导率、电子导电率、弹性模量性能相同。
在一些实施例中，N层导电高分子层中，各单层导电高分子层的厚度分别独立地为100nm～2μm，该厚度区间的导电高分子层即可有效的抑制相邻金属箔层在充放电过程中的体积膨胀和粉化掉粉，又不至于太厚而降低负极的比容量。本申请各导电高分子层的厚度可以相同，也可以不同，可根据相邻层的金属箔层的厚度选择，若相邻薄层的厚度较厚，则对应增厚高分子层。在一些具体实施例中，各导电高分子层的厚度可以是100nm～500nm、500nm～1μm、1μm～1.5μm或者1.5μm～2μm。
在一些实施例中，N+1层金属箔层中，各单层金属箔层分别独立地选自：铝、锡、锌、锑、铋中至少一种金属组成的金属层，这些金属材料单独或以合金形式组成的金属箔层，与电池中锂均具有较好的的合金化-去合金化效果，通过锂离子与金属箔层中金属材料的合金化-去合金化过程，实现电池的充放电效果。同时，这些金属箔层材料理论比容量和电荷密度高，储量丰富，容易获取。
在一些实施例中，N+1层金属箔层中，各单层金属箔层的厚度分别独立地为1μm～30μm，该厚度的金属箔层可满足目前大部分电池体系对负极比容量的要求。在具体的应用过程中，可根据实际电池体系对负极片比容量的要求、以及金属箔层嵌锂深度的差异等因素，选择不同厚度的金属箔层，应用灵活方面，适用性广。本申请实施例合金化负极中，各金属箔层的厚度可以相同，也可以不同，其厚度可以是1μm～5μm、5μm～10μm、10μm～15μm、15μm～20μm、20μm～25μm和25μm～30μm。
本申请实施例第二方面提供一种合金化负极的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，在第一金属箔层表面制备第一导电高分子层，在第一导电高分子层背离第一金属箔层的表面设置第二金属箔层；
步骤(2)，在第二金属箔层背离第一导电高分子层的表面依次交替叠层制备导电高分子层和金属箔层，得到由N层导电高分子层和N+1层金属箔层交替叠层设置的合金化负极；其中，N为1～10的正整数。
本申请第二方面提供的合金化负极的制备方法，以金属箔层为基材，在金属箔层基材一表面依次制备导电高分子层、金属箔层，通过导电高分子层与金属箔层的重复交替叠层制备，得到由N层导电高分子层和N+1层金属箔层交替叠层设置的合金化负极。本申请实施例提供的合金化负极的制备方法，工艺简便，适用于工业化大规模生产和应用，有利于促进低成本高容量合金化负极实现产业化应用。并且本申请实施例制得的合金化负极中，设置在相邻两金属箔层中的导电高分子层起到粘结剂和缓冲剂的作用，能够有效避免金属箔层在充放电过程中材料膨胀和粉化掉粉等问题，防止金属箔层内部晶粒脱落，提高极片的稳定性和安全性，从而提高电池的循环稳定性和使用寿命。
具体地，上述步骤(1)中，在第一金属箔层表面制备第一导电高分子层的步骤包括：在第一金属箔层表面沉积导电高分子浆料，干燥后形成在所述金属箔层上第一导电高分子层。通过直接在金属箔层表面沉积导电高分子浆料，使制得的导电高分子层与金属箔层结合紧密性好，膜层均匀致密，干燥后即可形成具有粘结和缓冲作用的导电高分子层。避免金属箔层在充放电过程中体积膨胀和粉化掉粉等现象，提高极片的稳定性和安全性，从而提高电池的循环稳定性和使用寿命。
在另一些实施例中，在第一金属箔层表面制备第一导电高分子层的步骤也可以是：在第一金属箔层表面沉积导电高分子的前驱体浆料，聚合干燥后，形成第一导电高分子层。通过沉积高分子材料的前驱体浆料在金属箔层上，再通过原位聚合使高分子前驱体交联形成导电高分子，使形成的导电高分子层与相邻的金属箔层有更好的结合稳定性。从而进一步提高合金化负极的稳定性，以及电池的循环稳定性和使用寿命。
在一些实施例中，在第一导电高分子层背离第一金属箔层的表面设置第二金属箔层的步骤，可以是直接获取洁净的金属箔层后贴合于未完全干燥的导电高分子层上，再在导电高分子层干燥的同时，对第一金属箔层-第一导电高分子层-第二金属箔层的复合结构通过辊压等方式压实复合片层，使高分子层充分结合到金属箔层内部，形成稳定的复合片层。
具体地，上述步骤(2)中，在第二金属箔层背离第一导电高分子层的表面依次交替叠层制备导电高分子层和金属箔层，可以如步骤(1)，依次类推，在金属箔层表面依次重复交替叠层制备导电高分子层和金属箔层。当重复次数为0时，N为1，此时合金化负极的结构为金属箔层-导电高分子层-金属箔层；当重复次数为N-1时，此时合金化负极中含有N层导电高分子层，结构为第一金属箔层-第一导电高分子层-第二金属箔层-第二导电高分子层-第三金属箔层……第N金属箔层-第N导电高分子层-第N+1金属箔层。
在一些实施例中，制备导电高分子层的步骤包括：在金属箔层表面沉积导电高分子浆料，干燥后在所述金属箔层上形成所述导电高分子层；或者在金属箔层表面沉积导电高分子的前驱体浆料，聚合干燥后，在所述金属箔层上形成所述导电高分子层。
在一些实施例中，得到由N层导电高分子层和N+1层金属箔层交替叠层设置的合金化负极后，还包括步骤：对合金化负极辊压等方式进行压实处理，使合金化负极中各功能层结合紧密且稳定。
本申请实施例制备的合金化负极，由于包含金属箔层和导电高分子层，其中金属箔层对电池内产生的电流具有优异的汇集作用，能够汇集电池内产生的电流对外输出，可同时起到集流体的作用。因而，本申请制备的由N层导电高分子层和N+1层金属箔层交替叠层设置的合金化负极，可直接作为负极片应用于电池中，无需额外制备负极集流体。
在一些实施例中，也可以在合金化负极表面制备集流体，进一步优化负极在电池中的电化学性能，具体地，得到合金化负极后还包括步骤(3)，在合金化负极一表面的金属箔层上沉积金属材料，形成金属集流体层。在一些具体实施例中，在合金化负极靠近负集流体一侧的表面沉积形成保护层的步骤包括：在真空度为7×10-3Pa～9×10-3Pa，压强为2.0Pa～3.0Pa，溅射电流为30mA～50mA，溅射时间为5min～10min的惰性气氛下，在合金化负极一表面的金属箔层上溅射金属材料，形成金属集流体层。其中，溅射电流、真空度和压强，使沉积的镀层紧密度高，稳定性好。本申请实施例通过调节溅射的时间，可灵活调节金属镀层的厚度；通过调节溅射的电流，可在一定程度上调节镀层的致密性。
在一些实施例中，溅射沉积铜、镍、钛、金中的至少一种金属材料，形成金属集流体层，这些金属不会与锂发生反应，稳定性好，且对电池内产生的电流具有优异的汇集效果，有利于汇集电池内产生的电流对外输出。
在另一些实施例中，金属集流体层的制备，也是可以直接获取金属集流体箔层后，通过导电粘结剂贴附在合金化负极的一表面。
在一些实施例中，N层导电高分子层中，各单层导电高分子层分别独立地选自：聚吡咯、聚苯胺、聚3，4-乙烯二氧噻吩、反式聚乙炔、聚并苯、聚丙烯腈、聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚噻吩、聚对苯撑乙烯撑、聚苯胺中的至少一种导电高分子材料制成的高分子膜层。
在一些实施例中，N层导电高分子层中，各单层导电高分子层的离子电导率分别独立地为10-6S/cm～10-3S/cm，电子导电率分别独立地为101S/cm～105S/cm，弹性模量分别独立地为0.2Mpa～10Mpa。
在一些实施例中，N层导电高分子层中，各单层导电高分子层的厚度分别独立地为100nm～2μm。
在一些实施例中，N+1层金属箔层中，各单层金属箔层分别独立地选自：铝箔层或者铝与锂、镁、银、铜、锡、锌、铅、锑、镉、金、铋、锗中至少一种金属组成的合金层。
在一些实施例中，N+1层金属箔层中，各单层金属箔层的厚度分别独立地为1μm～30μm。
本申请上述实施例的效果在前文均有详细论述，再次不再赘述。
本申请实施例第三方面提供一种锂离子电池，锂离子电池的负极包含有上述的合金化负极，或者包含有上述方法制备的合金化负极。
本申请第三方面提供的锂离子电池，由于包含有上述由N层导电高分子层和N+1层金属箔层交替叠层设置的合金化负极，该合金化负极在充放电过程中，体积膨胀形变小，不易出现粉化掉粉现象，负极片稳定性好，安全性高。因而使得本申请实施例提供的锂离子电池循环稳定性好，使用寿命长。
在一些实施例中，锂离子电池可为扣式电池、柱状电池或软包电池。在一具体实施例中，锂离子电池包括正极、负极、电解液和隔膜；负极为上述由N层导电高分子层和N+1层金属箔层交替叠层设置的合金化负极；正极为常规锂离子电池正极材料；电解液包括锂盐和非水溶剂；隔膜为多孔陶瓷薄膜、多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜、多孔复合聚合物薄膜以及玻璃纤维纸中的一种或几种。其中，锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂中的一种或多种，且浓度为常规浓度，范围为0.1-10mol/L；非水溶剂包括有机溶剂和离子液体，有机溶剂包括酯类、砜类、醚类、腈类有机溶剂中的一种或多种。
为使本申请上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本申请实施例合金化负极及其制备方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
一种复合铝箔负极，包括以下制备步骤：
步骤(一)：制备高分子浆料：称取导电高分子聚苯胺加入DMF溶剂充分混合搅拌形成均匀的高分子浆料；
步骤(二)：获取干净的铝箔层，厚度为5μm；
步骤(三)：涂覆：将聚苯胺浆料通过刮涂方式均匀涂覆于铝箔层一表面，待浆料完全干燥后，形成第一导电高分子层；
步骤(四)：复合辊压：在第一导电高分子涂层表面设置第二张干净的铝箔层，然后进行辊压使高分子涂层均匀嵌入到铝箔中间；
步骤(五)：重复步骤(二)～(四)，得到具有5层导电高分子中间缓冲层的复合铝箔结构，中间导电高分子层的厚度平均值为1μm；
步骤(六)：在真空度为7×10-3Pa，压强为2.0的氩气气氛下，在步骤(五)中的复合铝箔负极的一测铝箔表面上进行溅射镀膜，溅射镀膜的电流为30mA，溅射镀膜的时间为10min，形成铜金属集流体层，得到复合铝箔负极；
步骤(七)：裁切：待上述步骤完成后进行裁切，得所需尺寸的复合铝箔负极。
实施例2～6
本申请实施例2～6提供的复合铝箔负极的结构和制备方法与实施例1相同，其不同之处在于，导电高分子材料不同，具体如下表1所示。
实施例7～10
本申请实施例7～10提供的复合铝箔负极的结构和制备方法与实施例1相同，其不同之处在于，导电高分子层的厚度不同，具体如下表2所示。
实施例11～15
本申请实施例11～15提供的复合铝箔负极的结构和制备方法与实施例1相同，其不同之处在于，导电高分子层的层数不同，具体如下表3所示。
对比例1
本申请对比例直接以铝箔层作为负极片，铝箔厚度约为30μm。
进一步的，为了验证本申请实施例合金化负极及其制备方法的进步性，将实施例1～15和对比例1的复合铝箔负极片，按如下步骤制成锂离子电池：
①制备电池负极，将实施例1～15的复合铝箔负极片裁切成所需的尺寸，作为电池负极；
②配制1M LiPF6充分溶于EC：EMC：DMC(1:1:1质量比)的混合溶剂中，得到电解液；
③制备隔膜，将多孔聚合物薄膜PP裁切成所需尺寸，清洗干净；
④制备电池正极，按一定比例称取正极活性材料磷酸铁锂、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，然后将所述浆料均匀涂覆于铝箔正极集流体表面，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；
⑤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。
进一步，在测试电压为3.7V，电流密度为0.5C的条件下，对上述电池的循环稳定性能分别进行了测试，测试结果如下表1～3所示：
测试例1探究导电高分子层材料对电池循环稳定性能的影响：
表1
Figure BDA0002681413450000131
由上述表1测试结果可知，本申请实施例1～6使用不同导电高分材料制备的合金化负极片相对于没有高分子层的对比例1，极片有更好的抗形变能力，可有效抑制充放电过程中极片的体积膨胀和形变。实施例1～6复合铝箔负极制备的电池的循环稳定性能显著优于对比例1单一铝箔负极电池的循环稳定性。另外，由上述测试结果可知，导电高分子的弹性模量与电池的循环性能大致成正相关性。其中，采用聚苯胺导电高分子具有更好的循环性能。
测试例2探究导电高分子层厚度对电池循环稳定性能的影响：
表2
Figure BDA0002681413450000132
Figure BDA0002681413450000141
由上述表2测试结果可知，实施例1和7～10基于不同厚度的导电高分子层的复合铝箔负极，所制备的电池的循环性能有较大差异。当涂层厚度为1μm左右时，电池具有更好的循环稳定性能，循环500次后，容量保持率可仍可达到96％。
测试例3探究导电高分子层层数对电池循环稳定性能的影响：
表3
Figure BDA0002681413450000142
由上述表3测试结果可知，实施例1和11～15复合铝箔负极中导电高分子层的层数对电池的循环稳定性也有一定的影响，在本申请测试例电池体系中，当导电高分子层的层数为5层时，具有更好的循环稳定性性能。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种合金化负极，其特征在于，所述合金化负极包括：N层导电高分子层和N+1层金属箔层，所述金属箔层和所述导电高分子层交替叠层设置；其中，N为1～10的正整数。
2.如权利要求1所述的合金化负极，其特征在于，N层所述导电高分子层中，各单层所述导电高分子层分别独立地选自：聚吡咯、聚苯胺、聚3，4-乙烯二氧噻吩、反式聚乙炔、聚并苯、聚丙烯腈、聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚噻吩、聚对苯撑乙烯撑、聚苯胺中的至少一种导电高分子材料制成的高分子膜层；和/或
N层所述导电高分子层中，各单层所述导电高分子层的离子电导率分别独立地为10-6S/cm～10-3S/cm，电子导电率分别独立地为101S/cm～105S/cm，弹性模量分别独立地为0.2Mpa～10Mpa；和/或
N层所述导电高分子层中，各单层所述导电高分子层的厚度分别独立地为100nm～2μm。
3.如权利要求1或2所述的合金化负极，其特征在于，N+1层所述金属箔层中，各单层所述金属箔层分别独立地选自：铝、锡、锌、锑、铋中至少一种金属组成的金属层；和/或
N+1层所述金属箔层中，各单层所述金属箔层的厚度分别独立地为1μm～30μm。
4.如权利要求3所述的合金化负极，其特征在于，所述合金化负极中包含1～6层所述导电高分子层；和/或
所述合金化负极还设置有金属集流体层。
5.一种合金化负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在第一金属箔层表面制备第一导电高分子层，在所述第一导电高分子层背离所述第一金属箔层的表面设置第二金属箔层；
在所述第二金属箔层背离所述第一导电高分子层的表面依次交替叠层制备导电高分子层和金属箔层，得到由N层导电高分子层和N+1层金属箔层交替叠层设置的合金化负极；其中，N为1～10的正整数。
6.如权利要求5所述的合金化负极的制备方法，其特征在于，制备导电高分子层的步骤包括：在金属箔层表面沉积导电高分子浆料，干燥后在所述金属箔层上形成所述导电高分子层；或者
在金属箔层表面沉积导电高分子的前驱体浆料，聚合干燥后，在所述金属箔层上形成所述导电高分子层。
7.如权利要求6所述的合金化负极的制备方法，其特征在于，设置所述第二金属箔层后，还包括步骤：对所述第一金属箔层-第一导电高分子层-第二金属箔层的复合结构进行压实处理；和/或
得到由N层导电高分子层和N+1层金属箔层交替叠层设置的合金化负极后，还包括步骤：对所述合金化负极进行压实处理。
8.如权利要求5～7任一所述的合金化负极的制备方法，其特征在于，得到所述合金化负极后，还包括步骤，在所述合金化负极一表面制备金属集流体层。
9.如权利要求8所述的合金化负极的制备方法，其特征在于，在所述合金化负极的一表面制备金属集流体层的步骤包括：在真空度为7×10-3Pa～9×10-3Pa，压强为2.0Pa～3.0Pa，溅射电流为30mA～50mA的惰性气氛下，在所述合金化负极一表面的金属箔层上溅射金属材料，形成金属集流体层。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的负极包含有如权利要求1～4任一所述的合金化负极，或者包含有如权利要求5～9任一所述方法制备的合金化负极。
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