CN112490425A - 柔性复合锂金属电极及其制备和锂金属电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性复合锂金属电极及其制备方法和锂金属电池。柔性复合锂金属电极，包括柔性基体，所述柔性基体包括非亲锂的第一导电纤维层，且所述第一导电纤维层具有相对的两个表面，在所述第一导电纤维层的一个表面上还层叠结合有锂基膜层；或，所述柔性基体包括非亲锂的第一导电纤维层、非亲锂的第二导电纤维层和锂基膜层，且所述第一导电纤维层和第二导电纤维层均具有相对的两个表面，沿第一导电纤维层至第二导电纤维层的方向，所述第一导电纤维层、锂基膜层和第二导电纤维层依次层叠结合形成三明治结构。锂金属电池的负极为所述柔性复合锂金属电极。

Description

柔性复合锂金属电极及其制备和锂金属电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种柔性复合锂金属电极及其制备和锂金属电池。
背景技术
随着人们对环境保护和能源危机意识的增强，锂离子电池作为一种绿色环保的储能技术越来越受到人们的欢迎。锂离子电池因其能量密度高、循环长、稳定性高的特点得以广泛的利用。随着电子产品广泛应用和电动汽车的蓬勃发展，锂离子电池的市场日益广阔，但同时对锂离子电池安全提出了更高的要求。
目前，商品化锂离子电池主要以石墨等碳基材料为负极，其有限的理论容量(372mAh/g)已几乎被开发殆尽。高的能量密度有助于提高整体电池的质量能量密度或体积能量密度，在这样的需求驱动下，开发具有高能量密度的新型负极材料显得迫切重要，其中金属锂因其具有最低的电化学电位(-3.04V vs.SHE)和较高的比能量密度(理论容量3860mAh/g)而备受研究人员的关注，被称为下一代储能设备的“圣杯”负极材料。
然后锂离子电池以金属锂、石墨等为基体的电极在嵌锂过量或者大电流下电极嵌锂速度过慢的情况下，锂离子就会在表面析出金属锂，这种锂枝晶一般尖锐且不可逆容易刺穿隔膜造成瞬间的能量释放导致安全事故发生。如金属锂负极在实际电池运行中会面临锂枝晶生长、锂失活以及锂沉积和剥离带来的不可避免的体积膨胀等问题。这些问题或将严重的安全问题，或将急剧恶化电化学性能。
为了改善以上问题，目前有报道研究人员在降低电极表面电流，改善电极表面亲锂等方面做了大量工作，如有人在碳纤维表面生长利于亲锂成核的TiN纳米颗粒，然后再电化学沉积上一定量的金属锂作为负极，该结构的负极在一定程度来抑制锂枝晶的成长。还有人采用化学刻蚀的方法制备具有有机无机复合层保护层三维金属锂负极。如报道了一种Al包覆的亲锂性3D Cu@Al集流体，实现了金属Li的均匀沉积，在一定程度上控制了严重的Li枝晶生长问题。
尽管实际生产和应用中发现，上述报道的金属锂负极虽然在一定程度上缓解了金属锂二次电池所存在的问题，但这些电极抑制锂枝晶生长效果不理想，对锂金属剥离沉积中的体积膨胀改善也较少关注，从而导致金属锂电池的安全性能不高和电化学性能不稳定。而且现有金属锂负极多为刚性结构，非柔性电极，限制金属锂电池在可穿戴柔性电子器件电池领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种柔性复合锂金属电极及其制备方法和含有所述柔性复合锂金属电极的锂金属电池，以解决现有金属锂电极为刚性结构，且存在抑制锂枝晶生长效果不理想，在锂金属剥离沉积中存在体积膨胀现象而导致锂金属电池安全性能不高、电化学性能不稳定和应用受限的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种柔性复合锂金属电极。所述柔性复合锂金属电极包括柔性基体，所述柔性基体包括非亲锂的第一导电纤维层，且所述第一导电纤维层具有相对的两个表面，在所述第一导电纤维层的一个表面上还层叠结合有锂基膜层；或
所述柔性基体包括非亲锂的第一导电纤维层、非亲锂的第二导电纤维层和锂基膜层，且所述第一导电纤维层和第二导电纤维层均具有相对的两个表面，沿第一导电纤维层至第二导电纤维层的方向，所述第一导电纤维层、锂基膜层和第二导电纤维层依次层叠结合形成三明治结构。
本发明的另一方面，提供了一种柔性复合锂金属电极的制备方法。所述柔性复合锂金属电极的制备方法包括如下步骤：
提供柔性复合锂金属电极的预结构；
将所述预结构进行压合处理，形成柔性复合锂金属电极；
其中，所述预结构的包括如下(1)至(4)中的任一结构：
(1)：包括非亲锂的第一导电纤维层和与所述第一导电纤维层的一表面贴合的锂基膜层；
(2)：包括非亲锂的第一多孔聚合物膜层、非亲锂的第一导电纤维层和锂基膜层，沿所述第一多孔聚合物膜层至锂基膜层的方向，所述第一多孔聚合物膜层、第一导电纤维层和锂基膜层依次贴合设置；其中，所述第一多孔聚合物膜层中填充有电解液添加剂；
(3)：包括非亲锂的第一导电纤维层、非亲锂的第二导电纤维层和锂基膜层，沿所述第一导电纤维层至第二导电纤维层的方向，所述第一导电纤维层、锂基膜层和第二导电纤维层依次贴合设置；
(4)：包括第一多孔聚合物膜层、第二多孔聚合物膜层、非亲锂的第一导电纤维层、非亲锂的第二导电纤维层和锂基膜层，沿所述第一多孔聚合物膜层至二多孔聚合物膜层的方向，所述二多孔聚合物膜层、第一导电纤维层、锂基膜层、第二导电纤维层和第二多孔聚合物膜层依次贴合设置；其中，在所述第一多孔聚合物膜层和所述第二多孔聚合物膜层中均填充有电解液添加剂。
再一方面，本发明提供了一种锂金属电池。所述锂金属电池包括正极、负极和叠设于所述正极和负极之间的隔膜，所述负极为本发明柔性复合锂金属电极或由本发明柔性复合锂金属电极的制备方法制备的柔性复合锂金属电极，且所述负极所含的柔性基体与所述隔膜相对设置。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
本发明柔性复合锂金属电极所含的锂基膜层作为锂源，为锂金属电池在循环中补充不可逆的锂损失。而且锂基膜层具有较好的亲锂性能，其构成本发明柔性复合锂金属电极的亲锂结构。本发明柔性复合锂金属电极的柔性基体所含的第一导电纤维层和/或第二导电纤维层由于多孔结构，其相对锂基膜层而言具有非亲锂性，使得柔性基体构成本发明柔性复合锂金属电极的非亲锂结构。因此，锂基膜层与柔性基体使得本发明柔性复合锂金属电极为非亲锂/亲锂的复合结构。这样，在充放电循环中锂沉积会发生在锂基膜层上，而柔性基体如第一导电纤维层和/或第二导电纤维层能够疏导锂沉积，为锂枝晶与隔膜提供了一缓冲空间，避免锂枝晶直接刺破隔膜而发生短路的安全事故。另外，柔性基体如第一导电纤维层和/或第二导电纤维层还能够提供一部分的体积空间用来缓冲沉积的锂的体积变化，从而提高了所述柔性复合锂金属电极和含有所述柔性复合锂金属电极的锂金属电池充放电过程中电化学的稳定性能。其次，柔性基体还赋予所述柔性复合锂金属电极柔性特性，从而使得所述柔性复合锂金属电极可以用于制备柔性电池。
本发明柔性复合锂金属电极制备方法直接将柔性复合锂金属电极的预结构进行压合处理即可，因此，一方面，本发明柔性复合锂金属电极制备方法制备的柔性复合锂金属电极具有如上述本发明柔性复合锂金属电极的优异性能的基础上，其工艺条件易控，制备的柔性复合锂金属电极性能稳定，效率高。
本发明锂金属电池含有本发明柔性复合锂金属电极，因此，本发明锂金属电池不仅容量高，而且在充放电循环过程中电化学性能稳定，安全性高，寿命长，还可以是柔性电池，扩展了本发明锂金属电池的应用领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例柔性复合锂金属电极的一种结构示意图；
图2为本发明实施例柔性复合锂金属电极的另一种结构示意图；
图3为本发明实施例柔性复合锂金属电极的第三种结构示意图；
图4为本发明实施例柔性复合锂金属电极的第四种结构示意图；
图5为图1至图4所示本发明实施例柔性复合锂金属电极中第一导电纤维层和/或所述第二导电纤维层与锂基膜层的一种嵌入结构示意图；
图6为本发明实施例单片锂金属电池的结构示意图；
图7为本发明实施例多片锂金属电池的一种结构示意图；
图8为本发明实施例多片锂金属电池的另一种结构示意图；
图9为实施例21提供的锂金属电池在0.4/1.0mA cm-2电流下循环60次时的循环曲线；
图10为实施例22、实施例26和对比例21提供的锂金属电池在0.4/1.0mA cm-2电流下的循环曲线；
图11为实施例22和对比例21提供的锂金属电池在0.4/1.0mA cm-2电流下循环电化学过程中锂沉积带来的体积变化曲线；
图12为实施例23和对比例22提供的锂金属电池在0.4/1.0mA cm-2电流下的循环曲线；
图13为实施例24和对比例23提供的锂金属电池分别在0.4/1.0mA cm-2的循环曲线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，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。
在本发明的描述中，“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。
需要理解的是，本发明实施例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相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明公开的范围之内。具体地，本发明实施例中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
另外，除非上下文另外明确地使用，否则词的单数形式的表达应被理解为包含该词的复数形式。术语“包括”或“具有”旨在指定特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合的存在，但不用于排除存在或可能添加一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合。
一方面，本发明实施例提供了一种柔性复合锂金属电极。柔性复合锂金属电极的结构如图1-5所示，柔性复合锂金属电极01可以是如下结构：
第一种，如图1所示，柔性复合锂金属电极01包括柔性基体10，柔性基体10包括非亲锂的第一导电纤维层11，且第一导电纤维层11具有相对的两个表面，在第一导电纤维层11的一个表面上还层结合有锂基膜层20。
第二种，如图2所示，柔性复合锂金属电极01包括柔性基体10，柔性基体10包括非亲锂的第一导电纤维层11、非亲锂的第二导电纤维层12和锂基膜层20，且第一导电纤维层11和第二导电纤维层12均具有相对的两个表面，沿第一导电纤维层11至第二导电纤维层12的方向，第一导电纤维层11、锂基膜层20和第二导电纤维层12依次层叠结合形成三明治结构。
这样，本发明实施例柔性复合锂金属电极01所含的锂基膜层20作为锂源，其具有较好的亲锂性能，构成柔性复合锂金属电极01的亲锂结构。柔性基体10如第一导电纤维层11和/或第二导电纤维层12相对锂基膜层20而言具有非亲锂性，使得柔性基体10构成柔性复合锂金属电极01的非亲锂结构。因此，锂基膜层20与柔性基体10复合使得柔性复合锂金属电极01构成非亲锂/亲锂的复合结构。其中，由于锂基膜层20含锂，其为锂金属电池在循环中补充不可逆的锂损失，而且由于其具有较好的亲锂性能和柔性基体10的非亲锂性，在充放电循环中锂沉积会发生在锂基膜层上，避免在柔性基体10如第一导电纤维层11和/或第二导电纤维层12上沉积，而柔性基体10如第一导电纤维层11和/或第二导电纤维层12能够疏导锂沉积，为锂枝晶与隔膜提供缓冲空间，避免锂枝晶直接刺破隔膜而发生短路的安全事故。另外，柔性基体10如第一导电纤维层11和/或第二导电纤维层12还能够提供一部分的体积空间用来缓冲沉积的锂的体积变化，从而提高了柔性复合锂金属电极01和含有柔性复合锂金属电极01的锂金属电池充放电过程中电化学的稳定性能。而且柔性基体10还赋予柔性复合锂金属电极01柔性特性，从而使得柔性复合锂金属电极01可以用于制备柔性电池。而且第一导电纤维层11和/或第二导电纤维层12为柔性复合锂金属电极01提供了良好的力学保证。
其中，锂基膜层20与第一导电纤维层11内或/和第二导电纤维层12层叠结合的方式可以是锂基膜层20是层叠结合在第一导电纤维层11内或/和第二导电纤维层12层的其中一表面，也可以是锂基膜层20嵌入至第一导电纤维层11内或/和第二导电纤维层12层的表层内，也即是部分锂基膜层20是嵌入至第一导电纤维层11内或/和第二导电纤维层12层的表层内，如图1-图4中的111所示部分。当然，锂基膜层20可以全部嵌入至第一导电纤维层11内或/和第二导电纤维层12层中，如图5所示。至于锂基膜层20与第一导电纤维层11内或/和第二导电纤维层12层仅仅是表面层叠结合、或是如图1-图4所示部分嵌入式结合还是图5所示的全部嵌入式结合可以根据柔性复合锂金属电极01具体的应用需要而选择，如在一实施例中，柔性复合锂金属电极01作为锂离子电池(特征：正极材料含锂)的负极时，锂基膜层20与第一导电纤维层11内或/和第二导电纤维层12层是如图1-图4所示部分嵌入式结合。如在另一实施例中，柔性复合锂金属电极01作为锂硫电池(特征：正极材料不含锂)的负极时，锂基膜层20与第一导电纤维层11内或/和第二导电纤维层12层是如图5所示全部嵌入式结合。
在一实施例中，锂基膜层20的材料包括锂、锂镁合金、锂铝合金、锂硼合金中的至少一种。如具体可以是锂箔、锂镁合金箔、锂铝合金箔、锂硼合金中的任一种。当为锂合金时，锂的含量优选为50-95％。该锂材料能够充分提供锂源，而且具有良好的亲锂性，在本发明实施例中优选为锂合金，该锂合金的亲锂性优于单质锂金属。
在另一实施例中，该锂基膜层20的厚度为30-100μm。该范围的锂基膜层20不仅能够提高充足的锂源，利于电极的长充放电循环，而且不会导致额外增加重量和厚度，使得柔性复合锂金属电极01具有良好的能量密度。
在一实施例中，第一导电纤维层11和/或第二导电纤维层12包括纤维本体层和镀设于所述纤维本体层表面的金属层。其中，金属层应该至少是包覆在纤维本体层的相对两个表面，优选是包覆整个纤维本体层表面，更优选是在包覆整个纤维本体层表面的同时，金属层嵌入至纤维本体层内部。在具体实施例中，纤维本体层优选包括碳纤维无纺布、聚合物无纺布、玻纤毡中的至少任一种，金属层的金属优选包括铜、镍、锰、钴中的至少一种，金属层的厚度优选为100-150纳米。该厚度范围的金属层及不影响纤维本体的力学性能和柔性，又能赋予第一导电纤维层11和第二导电纤维层12良好的导电性能和非亲锂性能，而且不会太重导致对能量密度降低。
或在一实施例中，第一导电纤维层11和/或第二导电纤维层12是由复合导线纤维形成。其中，复合导线纤维包括纤维本体和镀设于所述纤维本体表面的金属包覆层。在具体实施例中，纤维本体优选包括碳纤维、聚合物纤维、玻纤毡中的至少一种纤维，金属包覆层的金属优选包括铜、镍、锰、钴中的至少一种，金属包覆层的厚度按照金属包覆层的厚度与纤维本体直径比为100-150nm：(5～10μm)厚的比例进行设置。该厚度范围的金属包覆层及不影响纤维本体的力学性能和柔性，又能赋予第一导电纤维层11和第二导电纤维层12良好的导电性能和非亲锂性能，而且不会太重导致对能量密度降低。
基于第一导电纤维层11和/或第二导电纤维层12的上述结构，在具体实施例中，第一导电纤维层11和/或第二导电纤维层12包括表面镀铜的碳纤维无纺布、表面镀镍的碳纤维无纺布、表面镀铜的聚合物无纺布、表面镀镍的聚合物无纺布中的至少一种。
将第一导电纤维层11和/或第二导电纤维层12选用上述结构或材料，一方面使得第一导电纤维层11和第二导电纤维层12具有优异的力学性能和柔性特性；另一方面，更重要的是其所含的纤维本体或纤维本体层提供优异柔性和力学性能的同时，所含的金属层或金属包覆层赋予第一导电纤维层11和第二导电纤维层12非亲锂特性，有效避免在充放电循环中至少避免锂首先在柔性基体上或者其中沉积，以避免锂沉积生成的锂枝晶与隔膜直接接触或增大锂枝晶与隔膜之间的距离；而且基于纤维层特点，第一导电纤维层11和第二导电纤维层12还能够提供一部分的体积空间用来缓冲沉积的锂的体积变化，从而提高了所述柔性复合锂金属电极和含有所述柔性复合锂金属电极的锂金属电池充放电过程中的安全性和电化学的稳定性能；其次，金属层或金属包覆层有效降低了第一导电纤维层11和第二导电纤维层12也即是柔性基体01的导电性，降低了内阻。如果上述第一导电纤维层11和第二导电纤维层12直接为碳纤维，虽然其具有导电性，但是其在锂沉积后会变得相对亲锂，使得在锂沉积中的非亲锂性能不理想，因此，上述第一导电纤维层11和第二导电纤维层12由复合导线纤维形成的方式是本发明实施例优选的方案，其能够使得每根纤维本体均具有非亲锂性能，且在锂沉积中保持良好的非亲锂性，从而更有效避免在充放电循环中至少避免锂首先在柔性基体上或者其中沉积，也即是使得锂沉积更多的发生在锂基膜层20中或其表面。
基于上述各实施例中的第一导电纤维层11和第二导电纤维层12的结构和材料，在一实施例中，第一导电纤维层11和/或第二导电纤维层12的厚度为50-200μm。该厚度范围的第一导电纤维层11和第二导电纤维层12能够灵活控制和调节柔性复合锂金属电极01的非亲锂/亲锂结构和锂沉积的缓冲空间，而且不会造成能量密度的降低。
在上述各实施例的基础上，在进一步实施例中，柔性复合锂金属电极01的柔性基体还包括多孔聚合物膜层30，具体如图3和图4中所示。
当柔性复合锂金属电极01为如图1所示的含有第一导电纤维层11时，柔性基体10还包括第一多孔聚合物膜层31，也即是多孔聚合物膜层30由第一多孔聚合物膜层31构成，第一多孔聚合物膜层31层叠结合在第一导电纤维层11的另一表面上，也即是由锂基膜层20至第一多孔聚合物膜层31的方向，锂基膜层20、第一导电纤维层11和第一多孔聚合物膜层31依次层叠结合形成三明治结构。
当柔性复合锂金属电极01为如图2所示的含有第一导电纤维层11和第一导电纤维层12时，柔性基体10还包括第一多孔聚合物膜层31和第二多孔聚合物膜层32，也即是多孔聚合物膜层30由第一多孔聚合物膜层31和第二多孔聚合物膜层32构成。且第一多孔聚合物膜层31层叠结合在第一导电纤维层11的另一表面上，第二多孔聚合物膜层32层叠结合在第二导电纤维层12的另一表面上，也即是由第一多孔聚合物膜层31至第二多孔聚合物膜层32的方向，第一多孔聚合物膜层31、第一导电纤维层11、锂基膜层20、第二导电纤维层12和第二多孔聚合物膜层32依次层叠结合形成复合结构。
其中，不管多孔聚合物膜层30由如图3所示的第一多孔聚合物膜层31构成还是由如图4所示的第一多孔聚合物膜层31和第二多孔聚合物膜层32构成，多孔聚合物膜层30具体是第一多孔聚合物膜层31和第二多孔聚合物膜层32中均填充有电解液添加剂。这样，多孔聚合物膜层30的存在，其一方面，由于其含有电解液添加剂，可以突破添加剂由于电解液溶解性的局限性，从而使得柔性复合锂金属电极01能够补充或额外增加电解液中添加剂，如添加剂还能够优化锂沉积中的SEI膜来优化锂金属负极电化学性能；另一方面由于多孔聚合物膜层30本身特性，其对电解液具有良好的浸润，能一定程度上均匀和导通电解液中的锂离子，也利于锂沉积的温和进行；其次，多孔聚合物膜层30起到物理阻隔作用，协助第一导电纤维层11或/和第二导电纤维层12起到防止枝晶扎穿隔膜的作用。
在一实施例中，第一多孔聚合物膜层31和/或所述第二多孔聚合物膜层32的厚度为5-20μm；在另一实施例中，第一多孔聚合物膜层31和/或第二多孔聚合物膜层32所含孔的孔径为亚微米级，优选为500nm-2μm。通过优化多孔聚合物膜层30的厚度和其所含孔径的调节和优化，提高多孔聚合物膜层30的上述的物理阻隔作用、锂沉积的温和进行和均匀电解液中的锂离子等作用，而且优化多孔聚合物膜层30的厚度，还能够优化添加剂的含量并优化电池的能量密度。
一实施例中，多孔聚合物膜层30中填充的电解液添加剂包括硝酸锂，硫酸锂，磷酸锂、硝酸锌，硫酸锌中的至少一种；另一实施例中，在多孔聚合物膜层30如所述第一多孔聚合物膜层31和/或所述第二多孔聚合物膜层32中，电解液添加剂占电解液添加剂与第一多孔聚合物膜层31或所述第二多孔聚合物膜层32总重量的30％-60％。通过对添加剂含量、种类控制和优化，从而优化柔性复合锂金属电极01补充或额外增加电解液中添加剂，从而进一步优化锂沉积中的SEI膜来优化锂金属负极电化学性能。
因此，上文各实施例中的柔性复合锂金属电极01通过其所含的柔性基体10和锂基膜层20共同构成了非亲锂/亲锂的复合结构，从而使得柔性复合锂金属电极01在充放电循环中锂沉积发生在锂基膜层上，并为锂枝晶与隔膜提供了一缓冲空间，而且为锂体积变化提供了缓冲空间，从而提高了含有柔性复合锂金属电极01的锂金属电池充放电过程中电化学的稳定性能和安全性。而且还能够通过控制柔性基体10的结构和与锂基膜层20之间的嵌入程度来调节柔性复合锂金属电极01的应用范围，如可以使得柔性复合锂金属电极01应用与锂硫电池和锂离子电池。
相应地，本发明实施例还提供了上文柔性复合锂金属电极01的制备方法。柔性复合锂金属电极01的制备方法包括如下步骤：
S01：提供柔性复合锂金属电极的预结构；
S02：将所述预结构进行压合处理，形成柔性复合锂金属电极；
其中，步骤S01中的预结构的包括如下(1)至(4)中的任一结构：
(1)：包括非亲锂的第一导电纤维层和与第一导电纤维层的一表面贴合的锂基膜层，也即是如图1所示柔性复合锂金属电极01的预结构；
(2)：包括非亲锂的第一多孔聚合物膜层、非亲锂的第一导电纤维层和锂基膜层，沿第一多孔聚合物膜层至锂基膜层的方向，第一多孔聚合物膜层、第一导电纤维层和锂基膜层依次贴合设置；其中，第一多孔聚合物膜层中填充有电解液添加剂，也即是如图3所示柔性复合锂金属电极01的预结构；
(3)：包括非亲锂的第一导电纤维层、非亲锂的第二导电纤维层和锂基膜层，沿第一导电纤维层至第二导电纤维层的方向，第一导电纤维层、锂基膜层和第二导电纤维层依次贴合设置，也即是如图2所示柔性复合锂金属电极01的预结构；
(4)：包括第一多孔聚合物膜层、第二多孔聚合物膜层、非亲锂的第一导电纤维层、非亲锂的第二导电纤维层和锂基膜层，沿第一多孔聚合物膜层至第二多孔聚合物膜层的方向，第一多孔聚合物膜层、第一导电纤维层、锂基膜层、第二导电纤维层和第二多孔聚合物膜层依次贴合设置；其中，在所述第一多孔聚合物膜层和所述第二多孔聚合物膜层中均填充有电解液添加剂，也即是如图4所示柔性复合锂金属电极01的预结构。
(1)至(4)预结构所含的第一导电纤维层如同上文柔性复合锂金属电极01所含的第一导电纤维层11，预结构所含的第二导电纤维层如同上文柔性复合锂金属电极01所含的第二导电纤维层11，预结构所含的锂基膜层如同上文柔性复合锂金属电极01所含的锂基膜层20，预结构所含的第一多孔聚合物膜层如同上文柔性复合锂金属电极01所含的第一多孔聚合物膜层31，预结构所含的第二多孔聚合物膜层如同上文柔性复合锂金属电极01所含的第二多孔聚合物膜层32。因此，为了节约篇幅，在此不再对步骤S01中预结构所含的层结构相应的特征如厚度，成分做赘述。
在一实施例中，步骤S01中预结构所含的第一多孔聚合物膜层和第二多孔聚合物膜层可以按照如下方法制备形成：
将电解液添加剂的溶液与形成多孔聚合物膜层的聚合物溶液按照一定比例进行混合处理形成混合溶液，将混合溶液成膜处理和干燥处理，获得第一多孔聚合物膜层和第二多孔聚合物膜层。
步骤S01中预结构所含的第一导电纤维层和第二导电纤维层可以直接市购或者按照购买普通纤维膜按照常规方法进行镀金属化处理。
步骤S01中预结构所含的锂基膜层可以直接选用常规的含量锂箔或锂合金箔。
步骤S02中的压合处理是对步骤S01中的预结构进行物理压合处理，使得预结构所含的各层压合成为上文柔性复合锂金属电极01。一实施例中，压合处理可以是辊压处理，具体如双棍压处理，根据上文柔性复合锂金属电极01各层的厚度要求调节预结构中各层厚度，通过调节棍压处理的条件使得各层之间层叠结合为一整体。
因此，柔性复合锂金属电极制备方法直接将柔性复合锂金属电极的预结构进行压合处理即可，这样，柔性复合锂金属电极制备方法制备的柔性复合锂金属电极01具有如上文柔性复合锂金属电极01所述的优异性能，而且其工艺条件易控，制备的柔性复合锂金属电极01性能稳定，效率高。
另一方面，本发明实施例还提供了锂金属电池。锂金属电池包括正极、负极和叠设于所述正极和负极之间的隔膜，当然还包括锂金属电池必要的其他组件，如电解液或电解质以及壳体等。其中，负极为上文本发明实施例柔性复合锂金属电极01，且柔性复合锂金属电极01所含的柔性基体10与隔膜相对设置。
因此，锂金属电池至少可以是如下几种结构：
第一种，如图6所示的单片锂金属电池，其包括由柔性复合锂金属电极01、隔膜02和正极03依次层叠形成的电芯。其中，柔性复合锂金属电极01可以是如图1，图3，图5中的任一种结构，不管是哪种结构，柔性复合锂金属电极01所含的柔性基体10与隔膜02相对设置，也即是与隔膜02相对贴合。另外，当柔性复合锂金属电极01为如图5所示的结构时，图6所示锂金属电池优选为锂硫电池；当柔性复合锂金属电极01为如图1-4所示的结构时，图6所示锂金属电池优选为锂离子电池。
第二种，如图7所示的多片锂金属电池，其包括由正极03a、隔膜02a、柔性复合锂金属电极01、隔膜02b、正极03b依次层叠形成的多片电芯。其中，柔性复合锂金属电极01可以是如图2、图4至图5中的任一种结构，不管是哪种结构，柔性复合锂金属电极01所含的柔性基体10与隔膜02a、隔膜02b分别相对设置，也即是分别与隔膜02a、隔膜02b相对贴合。另外，当柔性复合锂金属电极01为如图5所示的结构时，图7所示锂金属电池优选为锂硫电池；当柔性复合锂金属电极01为如图2和图4所示的结构时，图7所示锂金属电池优选为锂离子电池。
第三种，如图8所示的多片锂金属电池，其包括由正极03a、隔膜02a、柔性复合锂金属电极01a、隔膜02b、正极03b、隔膜02c、柔性复合锂金属电极01b、隔膜02d、正极03c、隔膜02e、柔性复合锂金属电极01c、隔膜02f、正极03d依次层叠形成的多片电芯。其中，柔性复合锂金属电极01a、柔性复合锂金属电极01b、柔性复合锂金属电极01c可以是如图2、图4至图5中的任一种结构，不管是哪种结构，柔性复合锂金属电极01a、柔性复合锂金属电极01b、柔性复合锂金属电极01c所含的柔性基体10分别与隔膜02a至隔膜02f分别相对设置，也即是分别与隔膜02a至隔膜02f相对贴合。另外，当柔性复合锂金属电极01a、柔性复合锂金属电极01b、柔性复合锂金属电极01c为如图2和图5所示的结构时，图8所示锂金属电池优选为锂硫电池；当柔性复合锂金属电极01a、柔性复合锂金属电极01b、柔性复合锂金属电极01c为如图4所示的结构时，图8所示锂金属电池优选为锂离子电池。
图8是含有三片上文柔性复合锂金属电极01的多片锂金属电池，当然依照图8所示的层叠形成电芯的规则，可以依次衍生四片以上文柔性复合锂金属电极01的多片锂金属电池。
另外，由于锂金属电池所含的柔性复合锂金属电极01具有柔性特性，因此，锂金属电池可以是可弯折柔性软包锂金属电池。
由于上述各实施例中锂金属电池含有上文本发明实施例柔性复合锂金属电极01，因此，锂金属电池不仅容量高，而且在充放电循环过程中电化学性能稳定，安全性高，寿命长，不仅可以是常规的刚性壳体电池，还可以是柔性电池，扩展了锂金属电池的应用领域。
以下通过多个具体实施例来举例说明本发明实施例柔性复合锂金属电极及其制备方法和锂金属电池等。下述各实施例中中的“～”表示约的意思，如～16μm表示约16μm。
一.柔性复合锂金属电极及其制备方法实施例
实施例11
本实施例提供一种柔性复合锂金属电极及其制备方法。柔性复合锂金属电极的结构为聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物多孔膜/镀铜碳毡/锂镁合金层的三明治结构；其中，聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物多孔膜含有质量比为1:1的硝酸锂和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物；锂镁合金层的锂含量90wt％，“/”为层叠结合的含义。
柔性复合锂金属电极制备方法包括如下：
S1：取含有5wt％硝酸锂和5wt％聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的丙酮溶液，在平整的铝塑膜上刮涂制膜，刮涂间距控制为200μm，刮涂后至于通风橱快速挥干燥溶剂，得到厚度在～16±1μm的含添加剂多孔膜；
S2：将60μm厚的锂镁箔(锂含量90％)、步骤S1制备的多孔膜、自然厚度为～100±4μm镀铜碳毡裁剪为大小相近，并按顺序叠放形成的柔性复合锂金属电极的预结构；
S3：调节辊压机两辊间距至100μm，将步骤S2中预结构进行辊压处理，得到厚度为～100±4μm的柔性复合锂金属电极。
实施例12
本实施例提供一种柔性复合锂金属电极及其制备方法。柔性复合锂金属电极的结构为聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物多孔膜/镀镍碳毡/锂镁合金层的三明治结构；其中，聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物多孔膜含有质量比为8:5的硝酸锂和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物；锂镁合金层的锂含量75wt％，“/”为层叠结合的含义。
柔性复合锂金属电极制备方法包括如下：
S1：取含有8wt％硝酸锂和5wt％聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的丙酮溶液，在平整的铝塑膜上刮涂制膜，刮涂间距控制为200μm，刮涂后至于通风橱快速挥干燥溶剂，得到厚度在～16±1μm的含添加剂多孔膜；
S2：将40μm厚的锂镁箔(锂含量75％)，将步骤S1制备的多孔膜和自然厚度为～110±4μm镀镍碳毡裁剪为大小相近，并按顺序叠放形成的柔性复合锂金属电极的预结构；
S3：调节辊压机两辊间距至90μm，将步骤S2中预结构进行辊压处理，得到厚度为～90±3μm的柔性复合锂金属电极。
实施例13
本实施例提供一种柔性复合锂金属电极及其制备方法。柔性复合锂金属电极的结构为聚氧化乙烯-苯乙烯共聚物多孔膜/镀镍碳毡/锂单质层的三明治结构；其中，聚氧化乙烯-苯乙烯共聚物多孔膜含有质量比为1:1的硫酸锂和聚氧化乙烯-苯乙烯共聚物，“/”为层叠结合的含义。
柔性复合锂金属电极制备方法包括如下：
S1：取含有5wt％硫酸锂和5wt％聚氧化乙烯-苯乙烯共聚物的四氢呋喃溶液，在平整的铝塑膜上刮涂制膜，刮涂间距控制为200μm，刮涂后至于通风橱快速挥干燥溶剂，得到厚度在～20±1μm的含添加剂多孔膜；
S2：将50μm厚的锂箔，将步骤S1制备的多孔膜和自然厚度为～120±4μm镀镍碳毡裁剪为大小相近，并按顺序叠放形成的柔性复合锂金属电极的预结构；
S3：调节辊压机两辊间距至120μm，将步骤S2中预结构进行辊压处理，得到厚度为～120±4μm的柔性复合锂金属电极。
实施例14
本实施例提供一种柔性复合锂金属电极及其制备方法。柔性复合锂金属电极的结构为聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物多孔膜/镀镍碳毡/锂镁箔/镀镍碳毡/聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物多孔膜。其中，聚氧化乙烯-苯乙烯共聚物多孔膜含有质量比为1:1的硫酸锂和聚氧化乙烯-苯乙烯共聚物，锂镁合金层的锂含量90wt％，“/”为层叠结合的含义。
柔性复合锂金属电极制备方法包括如下：
S1：参照实施例11的步骤S1制备两片聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物多孔膜；
S2：将60μm厚的锂镁箔(锂含量90％)、步骤S1制备的两片多孔膜、自然厚度为～100±4μm两片镀铜碳毡裁剪为大小相近，并按顺序叠放形成的柔性复合锂金属电极的预结构；
S3：调节辊压机两辊间距至140μm，将步骤S2中预结构进行辊压处理，得到厚度为～140±4μm的双面柔性复合锂金属电极。
实施例15
本实施例提供一种柔性复合锂金属电极及其制备方法。柔性复合锂金属电极的结构为镀铜碳毡/锂镁合金层。其中，锂镁合金层的锂含量90wt％，“/”为层叠结合的含义。
柔性复合锂金属电极制备方法包括如下：
S1：将～60μm±2厚的锂镁箔(锂含量90％)和自然厚度为～120±4μm镀铜碳毡裁剪为大小相近，并按顺序叠放形成的锂镁箔/镀铜碳毡的柔性复合锂金属电极的预结构；
S2：调节辊压机两辊间距至110μm，将步骤S2中预结构进行辊压处理，得到厚度为～110±4μm的柔性复合锂金属电极。
实施例16
本实施例提供一种柔性复合锂金属电极及其制备方法。柔性复合锂金属电极的结构为镀铜碳毡/锂镁合金层/镀铜碳毡。其中，锂镁合金层的锂含量90wt％，“/”为层叠结合的含义。
柔性复合锂金属电极制备方法包括如下：
S1：将～60±2μm厚的锂镁箔(锂含量90％)和自然厚度为～120±4μm镀铜碳毡裁剪为大小相近，并按顺序叠放形成的镀铜碳毡/锂镁箔/镀铜碳毡的柔性复合锂金属电极的预结构；
S2：调节辊压机两辊间距至130μm，将步骤S2中预结构进行辊压处理，得到厚度为～130±4μm的柔性复合锂金属电极。
实施例17
本实施例提供一种柔性复合锂金属电极及其制备方法。柔性复合锂金属电极的结构为镀铜碳毡/锂硼合金层。其中，锂硼合金层的锂含量80wt％，“/”为层叠结合的含义。
柔性复合锂金属电极制备方法包括如下：
S1：将～70±2μm厚的锂硼箔(锂含量80％)和自然厚度为～120±4μm镀铜碳毡裁剪为大小相近，并按顺序叠放形成的锂硼箔/镀铜碳毡的柔性复合锂金属电极的预结构；
S2：调节辊压机两辊间距至90μm，将步骤S2中预结构进行辊压处理，得到厚度为～90±3μm的柔性复合锂金属电极。
对比例11
本对比例提供一种～60±2μm厚的锂镁箔电极。
对比例12
本对比例提供一种～50±2μm厚的锂箔电极。
对比例13
本对比例提供一种锂金属复合电极，锂金属复合电极的结构为锂金属层/聚合物膜。其中，聚合物膜含有质量比为1:1的硫酸锂和聚氧化乙烯-苯乙烯共聚物，“/”为层叠结合的含义。
锂金属复合电极制备方法包括如下：
S1：取含有5wt％硫酸锂和5wt％聚氧化乙烯-苯乙烯共聚物的四氢呋喃溶液，在平整的铝塑膜上刮涂制膜，刮涂间距控制为200μm，刮涂后至于通风橱快速挥干燥溶剂，得到厚度在～20±1μm的含添加剂多孔膜；
S2：将50μm厚的锂箔和将步骤S1制备的多孔聚合物膜裁剪为大小相近，并按顺序叠放形成的锂箔/聚合物膜的锂金属复合电极的预结构；
S3：调节辊压机两辊间距至60μm，将步骤S2中预结构进行辊压处理，得到厚度为～60±2μm的锂金属复合电极。
二.锂金属电池实施例
实施例21
本实施例提供了一种柔性锂金属电池。所述柔性锂金属电池包括如下结构：
柔性正极：将单晶钴酸锂粉体、炭黑、碳纳米管、聚氧化乙烯-尼龙共聚物粘结剂按照质量比为85：5：5：5的比列混合，分散在异丙醇/正丁醇混合溶剂中制备浆料，然后将浆料均匀刮涂在碳纤维布上，得到柔性正极，将该柔性极片剪裁为2cm*4cm；
柔性负极：将实施例11提供的柔性复合锂金属电极剪裁为2.4cm*4.4cm大小极片，并与极耳连接；
隔膜：celgard2400型号隔膜；
电解液：酯类电解液(主要成份为1M LiPF6溶解在EC,DMC和FEC的混合电解液中，EC/DMC＝3:7,FEC含量为10wt％)
组装：采用铝塑膜封装为软包电池。其中，柔性负极的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物多孔膜与隔膜贴合。
实施例22
本实施例提供了一种锂金属电池。所述锂金属电池包括如下结构：
正极：将商业化高面载单面布正极片(活性物NCM811，负载约20mg/cm2)裁剪成直径12mm的极片；
柔性负极：实施例11提供的柔性复合锂金属电极；
隔膜：celgard2400型号隔膜；
电解液：酯类电解液(主要成份为1M LiPF6溶解在EC,DMC和FEC的混合电解液中，EC/DMC＝3:7,FEC含量为10wt％)
组装：按照扣式电池组装CR2025扣式金属锂全电池(N/P＜3.5)。其中，柔性负极的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物多孔膜与隔膜贴合。
实施例23
本实施例提供了一种锂金属电池。所述锂金属电池包括如下结构：
正极：将商业化高面载单面布正极片(活性物NCM622，负载约21mg/cm2)裁剪成直径12mm的极片；
柔性负极：实施例12提供的柔性复合锂金属电极；
隔膜：celgard2400型号隔膜；
电解液：酯类电解液(主要成份为1M LiPF6溶解在EC,DMC和FEC的混合电解液中，EC/DMC＝3:7,FEC含量为10wt％)
组装：按照扣式电池组装CR2025扣式金属锂全电池(N/P＜3)。其中，柔性负极的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物多孔膜与隔膜贴合。
实施例24
本实施例提供了一种锂金属电池。所述锂金属电池包括如下结构：
正极：将商业化高面载单面布正极片(活性物NCM811，负载约20mg/cm2)裁剪成直径12mm的极片；
柔性负极：实施例13提供的柔性复合锂金属电极；
隔膜：celgard2400型号隔膜；
电解液：酯类电解液(主要成份为1M LiPF6溶解在EC,DMC和FEC的混合电解液中，EC/DMC＝3:7,FEC含量为10wt％)
组装：按照扣式电池组装CR2025扣式金属锂全电池(N/P＜3)。其中，柔性负极的聚氧化乙烯-苯乙烯共聚物多孔膜与隔膜贴合。
实施例25
本实施例提供了一种锂金属电池。所述锂金属电池包括如下结构：
正极：将商业化高面载单面布正极片(活性物NCM811，负载约20mg/cm2)裁剪成直径12mm的极片；
柔性负极：实施例14提供的柔性复合锂金属电极；
隔膜：celgard2400型号隔膜；
电解液：酯类电解液(主要成份为1M LiPF6溶解在EC,DMC和FEC的混合电解液中，EC/DMC＝3:7,FEC含量为10wt％)
组装：按照扣式电池组装CR2025扣式金属锂全电池(N/P＜3)。其中，柔性负极的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物多孔膜与隔膜贴合。
实施例26至实施例27
本实施例提供了一种锂金属电池。所述锂金属电池包括如下结构：
正极：将商业化高面载单面布正极片(活性物NCM811，负载约20mg/cm2)裁剪成直径12mm的极片；
柔性负极：实施例15、实施例16提供的柔性复合锂金属电极；
隔膜：celgard2400型号隔膜；
电解液：酯类电解液(主要成份为1M LiPF6溶解在EC,DMC和FEC的混合电解液中，EC/DMC＝3:7,FEC含量为10wt％)
组装：将实施例15、实施例16分别按照扣式电池依次组装实施例26和实施例27的CR2025扣式金属锂全电池(N/P＜3)。其中，实施例15、实施例16的柔性基体与隔膜贴合。
对比例21
本对比例提供了一种锂金属电池。所述锂金属电池包括如下结构：
正极：将商业化高面载单面布正极片(活性物NCM811，负载约20mg/cm2)裁剪成直径12mm的极片；
负极：对比例11提供的锂镁箔电极；
隔膜：celgard2400型号隔膜；
电解液：酯类电解液(主要成份为1M LiPF6溶解在EC,DMC和FEC的混合电解液中，EC/DMC＝3:7,FEC含量为10wt％)
组装：按照扣式电池组装CR2025扣式金属锂全电池(N/P＜3.5)。
对比例22
本对比例提供了一种锂金属电池。所述锂金属电池包括如下结构：
正极：将商业化高面载单面布正极片(活性物NCM622，负载约21mg/cm2)裁剪成直径12mm的极片；
负极：对比例12提供的锂箔电极；
隔膜：celgard2400型号隔膜；
电解液：酯类电解液(主要成份为1M LiPF6溶解在EC,DMC和FEC的混合电解液中，EC/DMC＝3:7,FEC含量为10wt％)
组装：按照扣式电池组装CR2025扣式金属锂全电池(N/P＜3)。
对比例23
本对比例提供了一种锂金属电池。所述锂金属电池包括如下结构：
正极：将商业化高面载单面布正极片(活性物NCM811，负载约20mg/cm2)裁剪成直径12mm的极片；
负极：对比例13提供的锂箔电极；
隔膜：celgard2400型号隔膜；
电解液：酯类电解液(主要成份为1M LiPF6溶解在EC,DMC和FEC的混合电解液中，EC/DMC＝3:7,FEC含量为10wt％)
组装：按照扣式电池组装CR2025扣式金属锂全电池(N/P＜3)。
三.相关特性测试
1.电极耐弯折测试
将实施例11至实施例16提供的柔性复合锂金属电极和对比例11至对比例13提供的对比电极分别于弯曲半径r＝2.5mm，角度180度，形变速度10mm/s的弯折条件下进行耐弯折测试。经测试得知，实施例11至实施例16提供的柔性复合锂金属电极可在曲率半径2.5mm，条件下弯曲2000次还保持很好的点击完整形貌。而作为对比例11至对比例13提供的电极在该弯折条件下均已发生断裂或者出现严重弯折疲劳折痕。
2.锂金属电池电化学性能测试
将上述实施例21至实施例27和对比例21至对比例23组装的锂金属电池分别静置24h检测电压合格后，在以0.4mA/cm2的电流密度活化3个循环后，1mA/cm2的电流密度下放电进行循环，分别进行电化学性能测试。其中，
实施例21锂金属电池在0.4/1.0mA cm-2电流下循环60次后仍然保持较好的循环稳定性，如图9所示；且在分别期循环10圈和30圈时各进行了1000弯折测试，亦可看出，柔性弯折测试对电池容量发挥影响不大。以上结果表面柔性复合金属锂负极不仅具有较好的电化学性能还兼具良好的可反复弯曲特性。循环10圈和30圈时弯折测试条件为：弯曲半径r＝4mm，角度180度，形变速度10mm/s；
实施例22、实施例26和对比例21提供的锂金属电池分别在0.4/1.0mA cm-2下的循环性能测试结果如图10所示，实施例22提供的锂金属电池在1mA的电流密度下，大于3mA/cm2的面容量，循环180次后，容量保持率仍大于80％，较好的循环稳定性；实施例26提供的以导电纤维与锂镁复合负极相对实施例22的稍差些，循环140圈后也开始出现明显的过充微短路行为。但是对比例21而以纯锂镁箔为负极的锂金属电池循环80次后就出现明显的衰减，以上结果表明本发明实施例提供的柔性复合锂金属电极的循环稳定性显著优于纯锂镁片。
进一步采用原位测厚仪对实施例22、实施例26和对比例21提供的锂金属电池在循环的电化学过程中锂沉积带来的体积变化就行了测试，结果如图11所示，从图11中可以看出，含有预留了一定空间的柔性复合锂金属电极的锂金属电池(电池组成和实施例22中电化学评价的电池的组成一样，只是装在特定的模型电池里，该模型电池外接测厚仪)在充电过程中，锂沉积厚度变化比对比例21少了近25％，说明了该柔性复合锂金属电极对减少体积膨胀发挥了作用。
实施例23和对比例22提供的锂金属电池分别在0.4/1.0mA cm-2下的循环性能测试结果如图12所示，由图12可知，柔性复合锂金属电极的实施例23的锂金属电池在1mA的电流密度下循环110次后才开始出现容量衰减；而以纯锂片为对比例22提供的锂金属电池循环(N/P＜4.5)在80圈左右就开始出现明显的衰减，以上结果表明柔性复合锂金属电极的循环稳定性明显比对比例12更加稳定。
实施例24和对比例23提供的锂金属电池分别在0.4/1.0mA cm-2下的循环性能测试结果如图13所示，由图13可知，柔性复合锂金属电极的实施例24的锂金属电池在1mA的电流密度下循环150次容量才波动衰减；而以纯锂片与聚合物复合为负极的对比例23提供的锂金属电池循环60次后出现明显的衰减，以上结果表明柔性复合锂金属电极的循环稳定性明显比对比例13提供的锂箔与聚合层的复合电极更加稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种柔性复合锂金属电极，包括柔性基体，其特征在于：所述柔性基体包括非亲锂的第一导电纤维层，且所述第一导电纤维层具有相对的两个表面，在所述第一导电纤维层的一个表面上还层叠结合有锂基膜层；或
所述柔性基体包括非亲锂的第一导电纤维层、非亲锂的第二导电纤维层和锂基膜层，且所述第一导电纤维层和第二导电纤维层均具有相对的两个表面，沿第一导电纤维层至第二导电纤维层的方向，所述第一导电纤维层、锂基膜层和第二导电纤维层依次层叠结合形成三明治结构。
2.根据权利要求1所述的柔性复合锂金属电极，其特征在于：所述第一导电纤维层和/或所述第二导电纤维层包括纤维本体层和镀设于所述纤维本体层表面的金属层；和/或
所述第一导电纤维层和/或所述第二导电纤维层是由复合导线纤维形成，且所述复合导线纤维包括纤维本体和镀设于所述纤维本体表面的金属包覆层；和/或
所述锂基膜层的材料包括锂、锂镁合金、锂铝合金、锂硼合金中的至少一种；和/或
所述锂基膜层至少是部分嵌入至所述第一导电纤维层内或/和第二导电纤维层内。
3.根据权利要求2所述的柔性复合锂金属电极，其特征在于：所述纤维本体层包括碳纤维无纺布、聚合物无纺布、玻纤毡中的至少一种；和/或
所述纤维本体的材料包括碳纤维、聚合物纤维、玻纤毡中的至少一种；
所述金属层的金属包括铜、镍、锰、钴中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的柔性复合锂金属电极，其特征在于：所述第一导电纤维层和/或所述第二导电纤维层包括表面镀铜的碳纤维无纺布、表面镀镍的碳纤维无纺布、表面镀铜的聚合物无纺布、表面镀镍的聚合物无纺布中的至少一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的柔性复合锂金属电极，其特征在于：所述第一导电纤维层和/或所述第二导电纤维层的厚度为50-200μm；和/或
所述锂基膜层的厚度为30-100μm。
6.根据权利要求1-4任一项所述的柔性复合锂金属电极，其特征在于：
当所述柔性基体包括第一导电纤维层时，所述柔性基体还包括第一多孔聚合物膜层，所述第一多孔聚合物膜层层叠结合在所述第一导电纤维层的另一表面上；且在所述第一多孔聚合物膜层中填充有电解液添加剂；
或
当所述柔性基体包括第一导电纤维层和第二导电纤维层时，所述柔性基体还包括第一多孔聚合物膜层和第二多孔聚合物膜层，所述第一多孔聚合物膜层层叠结合在所述第一导电纤维层的另一表面上，所述第二多孔聚合物膜层层叠结合在所述第二导电纤维层的另一表面上，且在所述第一多孔聚合物膜层和所述第二多孔聚合物膜层中均填充有电解液添加剂。
7.根据权利要求6所述的柔性复合锂金属电极，其特征在于：所述第一多孔聚合物膜层和/或所述第二多孔聚合物膜层的厚度为5-20μm；和/或
所述第一多孔聚合物膜层和/或所述第二多孔聚合物膜层所含孔的孔径为亚微米级；和/或
在所述第一多孔聚合物膜层和/或所述第二多孔聚合物膜层中，所述电解液添加剂包括硝酸锂，硫酸锂，磷酸锂、硝酸锌，硫酸锌中的至少一种；和/或
在所述第一多孔聚合物膜层和/或所述第二多孔聚合物膜层中，所述电解液添加剂占电解液添加剂与所述第一多孔聚合物膜层或所述第二多孔聚合物膜层总重量的30％-60％。
8.一种柔性复合锂金属电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供柔性复合锂金属电极的预结构；
将所述预结构进行压合处理，形成柔性复合锂金属电极；
其中，所述预结构的包括如下(1)至(4)中的任一结构：
(1)：包括非亲锂的第一导电纤维层和与所述第一导电纤维层的一表面贴合的锂基膜层；
(2)：包括非亲锂的第一多孔聚合物膜层、非亲锂的第一导电纤维层和锂基膜层，沿所述第一多孔聚合物膜层至锂基膜层的方向，所述第一多孔聚合物膜层、第一导电纤维层和锂基膜层依次贴合设置；其中，所述第一多孔聚合物膜层中填充有电解液添加剂；
(3)：包括非亲锂的第一导电纤维层、非亲锂的第二导电纤维层和锂基膜层，沿所述第一导电纤维层至第二导电纤维层的方向，所述第一导电纤维层、锂基膜层和第二导电纤维层依次贴合设置；
(4)：包括第一多孔聚合物膜层、第二多孔聚合物膜层、非亲锂的第一导电纤维层、非亲锂的第二导电纤维层和锂基膜层，沿所述第一多孔聚合物膜层至第二多孔聚合物膜层的方向，所述第一多孔聚合物膜层、第一导电纤维层、锂基膜层、第二导电纤维层和第二多孔聚合物膜层依次贴合设置；其中，在所述第一多孔聚合物膜层和所述第二多孔聚合物膜层中均填充有电解液添加剂。
9.一种锂金属电池，包括正极、负极和叠设于所述正极和负极之间的隔膜，其特征在于：所述负极为权利要求1-7任一项所述的柔性复合锂金属电极或由权利要求8所述的制备方法制备的柔性复合锂金属电极，且所述负极所含的柔性基体与所述隔膜相对设置。
10.根据权利要求9所述的锂金属电池，其特征在于：所述锂金属电池为锂硫电池或锂离子电池。
11.根据权利要求10所述的锂金属电池，其特征在于：所述锂硫电池所含的所述负极为权利要求1-5任一项所述的柔性复合锂金属电极，且所述锂基膜层是全部嵌入至所述第一导电纤维层内或/和第二导电纤维层内；
所述锂离子电池的所述负极为权利要求6-7任一项所述的柔性复合锂金属电极，且所述锂基膜层是部分嵌入至所述第一导电纤维层内或/和第二导电纤维层内。
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