CN114388746B - 锂金属负极、锂金属电池及其制备方法与抑制锂枝晶方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种锂金属负极、锂金属电池及其制备方法与抑制锂枝晶方法。所述锂金属负极的制备方法包括：在金属锂片表面设置碳材料层；将载有碳材料层的金属锂片加工为锂金属负极。所述抑制锂枝晶方法的方法包括：在对包含所述锂金属负极的锂金属电池充电时，使用瞬时大电流充电，使覆盖于金属锂片表面的碳材料层发热，而将碳材料层表面的锂枝晶熔融并重新分布为均匀结构。本发明能有效抑制锂枝晶，操作简单、成本低廉。

Description

锂金属负极、锂金属电池及其制备方法与抑制锂枝晶方法
技术领域
本发明属于材料科学、电学及热学技术领域，具体涉及一种锂金属负极、锂金属电池及其制备方法与抑制锂枝晶方法。
背景技术
锂离子电池已广泛应用于3C数码、动力能源领域，对于锂离子电池的要求也越来越高，包括能量密度、循环寿命、倍率性能、安全性能等等，开发高比能、长寿命、高安全的新型电池体系已成为学界和商业界共同关注的焦点。锂金属电池使用金属锂代替石墨系负极，大大提高了电池的能量密度，被认为是高比能电池的最终“答案”。但是金属锂的化学性质过于活泼，并且在循环过程中的不均匀沉积会导致锂枝晶的产生，容易产生枝晶刺穿隔膜，发生短路。因此，抑制锂枝晶的生长是锂金属电池应用过程中必须解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种锂金属负极、锂金属电池及其制备方法与抑制锂枝晶方法，以克服现有技术中存在的不足。
为实现前述发明目的，本发明实施例采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种锂金属负极的制备方法，其包括：
在金属锂片表面设置碳材料层，再将载有碳材料层的金属锂片加工为锂金属负极。
进一步地，所述的锂金属负极的制备方法，其包括：
将碳材料浆料涂覆在金属锂片表面，经干燥处理后形成碳材料层；
对载有碳材料层的金属锂片进行辊压处理，之后加工成所需规格的锂金属负极。
进一步地，所述的锂金属负极的制备方法，其包括：
所述干燥处理是在真空条件下进行，温度为30-50℃，时间为20-50h。
进一步地，所述N-甲基吡咯烷酮、碳材料和粘结剂的质量比为55∶40∶5。
本发明实施例还提供了由前述方法制备的锂金属负极。
本发明实施例还提供了一种锂金属电池，包括锂金属负极、隔膜和正极，所述锂金属负极采用前述的锂金属负极。
本发明实施例还提供了一种锂金属电池，包括锂金属负极、隔膜、电解液和正极，所述锂金属负极采用前述的锂金属负极。
进一步地，所述隔膜采用耐高温隔膜。
进一步地，所述电解液采用耐高温电解液。
进一步地，所述正极材料包括LiCoO2、LiNi1-x-yCoxMnyO2、LiNi1-x-yCoxAlyO2或碳-硫复合正极材料中的一种，其中，x、y＝0.1～0.5。
本发明实施例还提供了一种抑制锂金属负极表面锂枝晶的方法，其包括：对前述的锂金属负极施加瞬时大电流充电，使覆盖于金属锂片表面的碳材料层发热，从而将碳材料层表面的锂枝晶熔融并重新分布为均匀结构。
进一步地，所述瞬时大电流的电流强度为50-100mA cm-2，持续时间为10-100ms，频率为20-100次。
本发明实施例还提供了一种锂金属电池的抑制锂枝晶方法，其包括：在对包含所述锂金属负极的锂金属电池充电时，使用瞬时大电流充电，使覆盖于金属锂片表面的碳材料层发热，而将碳材料层表面的锂枝晶熔融并重新分布为均匀结构。
进一步地，所述瞬时大电流的电流强度为50-100mA em-2，持续时间为10-100ms，频率为20-500次。
其中，大电流频率为一次充电中瞬时大电流出现的次数，一般情况下常规充电方式电流越大极化现象越严重，出现锂枝晶的概率越大，需要的瞬时大电流次数也就越多，因此，大电流频率随着常规充电方式电流的增大而增大，但由于电解液、正极的不同的，大电流频率需要根据实际情况而定。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明锂金属负极、锂金属电池及其制备方法与抑制锂枝晶方法，利用瞬时大电流产热方法，一方面，对于出现初期不均匀沉积的锂，大电流产生的热会使沉积锂进入熔融态，在碳保护层的应力作用下熔融锂重新均匀分布，另一方面对于已产生的较大枝晶，会使其断裂，成为小型枝晶，有效的抑制锂枝晶的生长；这种抑制锂枝晶的方法拥有成本低、操作简单、环境友好、可控性强等优点，具有较强的商业应用潜力。
(2)本发明锂金属负极、锂金属电池及其制备方法与抑制锂枝晶方法，采用的瞬时大电流抑制锂枝晶的方法会在循环过程中产生较大热量，这对电池的高温性能提出了较高要求，本发明中所使用的电解液、隔膜都具有较好宽温特性，所以整体的电池体系具有良好的高温性能。
(3)本发明锂金属负极、锂金属电池及其制备方法与抑制锂枝晶方法，所采用的瞬时大电流类似于脉冲电流，大电流的电流强度、频率可以根据不同的电池体系而调整，可广泛应用于各类碱金属电池，例如锂/三元、锂/磷酸铁锂、锂硫电池、锂空气电池、固态金属锂电池、半固态金属锂电池以及各类易产生枝晶的碱金属(Na、K、Zn等)电池等等。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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中记载的一些实施例，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是本申请一实施方式中瞬时大电流充电抑制锂枝晶方法的原理图。
图2是本申请一实施方式中瞬时大电流充电方式示意图。
图3是实施例1-7所获的二次电池的循环曲线对比图。
具体实施方式
通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本文中揭示本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本发明的示范性，本发明可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。
鉴于现有技术中的锂枝晶抑制方法通常来自于化学层面，例如金属锂表面修饰、电解液中使用添加剂、三维集流体制备等等，虽然取得一定效果，但是由于化学方法的缺点明显，比如可控性差、污染性强、生产成本高、工艺复杂等等，并不适合商业化应用；本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，其主要是通过物理方法，解决锂枝晶问题。如下将对该技术方案、其实施过程及原理作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供了一种锂金属负极的制备方法，其包括：在金属锂片表面设置碳材料层，再将载有碳材料层的金属锂片加工为锂金属负极。
在一些优选实施例中，所述的锂金属负极的制备方法包括：
将碳材料浆料涂覆在金属锂片表面，经干燥处理后形成碳材料层；
对载有碳材料层的金属锂片进行辊压处理，之后加工成所需规格的锂金属负极。
在一些优选实施例中，所述的锂金属负极的制备方法包括：
所述干燥处理是在真空条件下进行，温度为30-50℃，时间为20-50h。
相应的，通过涂布机将碳材料浆料涂覆在金属锂片表面，其中涂布机的刮刀与金属锂片表面的距离为25-100μm，涂布速度为5-50mm/s，涂布行程为100-200mm，涂布温度为20-30℃。
相应的，所述辊压处理采用的辊压缝隙为20-50μm，辊轮转速为200-300rpm。
相应的，所述碳复合浆料包含N-甲基吡咯烷酮(NMP)、碳材料和粘结剂。
在一些优选实施例中，所述N-甲基吡咯烷酮(NMP)、碳材料和粘结剂的质量比为55：40：5。
相应的，所述碳材料可以包括石墨、石墨烯、软碳、硬碳、碳纳米管、炭黑等中的任意一种，但不局限于此。
相应的，所述粘结剂可以包括聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素钠 (CMC)、丙烯酸(PAA)、锂代丙烯酸(LiPAA)等中的一种或几种，但不局限于此。
本发明实施例还提供了由前述方法制备的锂金属负极。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种锂金属电池，包括锂金属负极、隔膜和正极，所述锂金属负极采用前述的锂金属负极。
在一些优选实施例中，所述隔膜采用耐高温隔膜。
在一些更为优选的实施例中，所述隔膜可以包括陶瓷涂层/聚乙烯(PE)隔膜、陶瓷涂层 /聚丙烯(PP)隔膜、陶瓷涂层/聚乙烯(PE)聚丙烯(PP)双层隔膜、陶瓷涂层/聚丙烯(PP) 聚丙烯(PP)双层隔膜、陶瓷涂层/聚酰亚胺(PI)隔膜、陶瓷涂层/超高相对分子质量聚乙烯 (UHMWPE)隔膜等中的一种，但不局限于此。
在一些优选实施例中，所述电解液采用耐高温电解液。
在一些更为优选的实施例中，所述电解液的浓度为0.5-3mol/L，且所述电解液的主盐可以包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、二氟草酸硼酸锂 (LDFOB)、二草酸硼酸锂(LBOB)、四氟硼酸锂(LiBF4)等中的一种或几种，但不局限于此；溶剂可以包括二醇二甲醚(DME)、1，3-二氧戊环(DOL)、4-甲基-1，3-二氧戊环 (4-Me-1，3-DOL)、2-甲基-1，3-二氧戊环(2-Me-1，3-DOL)、二甘醇二甲醚(DEGDME)、氟代碳酸乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、丙酸丙酯(PP)、丙酸乙酯(EP)、二氟乙酸丙酯 (PDF)、三氟丙酸丙酯(PFPP)等中的一种或几种，但不局限于此。
在一些优选实施例中，所述正极浆料可以包括LiCoO2、LiNi1-x-yCoxMnyO2(NCM)、LiNi1-x-yCoxAlyO2或碳-硫复合正极材料中的一种，但不局限于此。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种抑制锂金属负极表面锂枝晶的方法，其包括：对前述的锂金属负极施加瞬时大电流充电，使覆盖于金属锂片表面的碳材料层发热，从而将碳材料层表面的锂枝晶熔融并重新分布为均匀结构。
在一些优选实施例中，所述瞬时大电流的电流强度为50-100mA cm-2，持续时间为10-100 ms，频率为20-100次。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种锂金属电池的抑制锂枝晶方法，在对包含所述锂金属负极的锂金属电池充电时，使用瞬时大电流充电，使覆盖于金属锂片表面的碳材料层发热，而将碳材料层表面的锂枝晶熔融并重新分布为均匀结构；如图1所示，瞬时大电流产热方法原理是通过电流产热熔融锂，使其均匀分布并消除产生的锂枝晶，因此，瞬时大电流的大小、频率等这些关键参数可以灵活调控，避免了常规化学方法中反应不可控的问题，为其产业化提供了理想的前提。
在一些优选实施例中，如图2所示，常规充电方式电流(I1)为0-10mA em-2，瞬时大电流(I2)为50-100mA cm-2，持续时间(t)为10-100ms，大电流频率(f)为20-500，f为一次充电中瞬时大电流出现的次数，一般情况下常规充电方式电流越大极化现象越严重，出现锂枝晶的概率越大，需要的瞬时大电流次数也就越多，因此，f随着I1的增大而增大，但由于电解液、正极的不同的，f需要根据实际情况而定，具体的f值可以参考实施例。
本发明实施例中为了适应瞬时大电流产热的条件，本发明中所选用的隔膜、电解液均为耐高温材质，且在高温下能正常工作，高温性能良好也是本发明的优势之一；此外，本发明是用物理方法控制枝晶产生，可以适用于各类易产生枝晶的碱金属(Li、Na、K、 Zn等)电池，具有广泛的应用空间。
如下将通过具体实施例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
实施例1
称取5.5g NMP和0.5g PVDF，将PVDF粉末加入NMP中，利用小型搅拌机进行搅拌，搅拌速度为800rpm，搅拌时间为4h，使得混合物呈透明胶液。称取20g石墨加入搅拌好的透明胶液中，搅拌4h，搅拌速度为1200rpm，重复加入20g石墨，相同条件搅拌，得到流动性较好的均一碳复合浆料。
在手套箱中，利用小型涂布机将碳复合浆料均匀涂在金属锂片上，刮刀高度为50μm，涂布速度为30mm/s，涂布行程为200mm，涂布温度为25℃。将涂覆好的金属锂在手套箱大仓中，真空条件，40℃下干燥48h。在手套箱中，将干燥后的金属锂利用辊压机辊压，辊压缝隙为30μm，辊轮转速为300rpm，得到锂金属片，并用冲压式刀模切成5×7em2的电池极片。将制备好的锂金属负极组装到二次电池中，电池体系为三元/锂金属二次软包电池，正极为NCM、导电剂、粘结剂，负极为涂覆的锂金属负极，电解液为1M LiFSI/DEGDME-DOL (0.1～5％LiNO3作为添加剂)，隔膜为陶瓷涂层/PE/PP双层隔膜，将组装好的电池放在放在电池测试设备上检测。
采用的充电方式为正常恒流充电，电流(I1)为35mA(1mA em-2)，得到二次电池循环曲线如图3所示。
实施例2
称取5.5g NMP和0.5g PVDF，将PVDF粉末加入NMP中，利用小型搅拌机进行搅拌，搅拌速度为800rpm，搅拌时间为4h，使得混合物呈透明胶液。称取20g石墨加入搅拌好的透明胶液中，搅拌4h，搅拌速度为1200rpm，重复加入20g石墨，相同条件搅拌，得到流动性较好的均一碳复合浆料。
在手套箱中，利用小型涂布机将碳复合浆料均匀涂在金属锂片上，刮刀高度为50μm，涂布速度为30mm/s，涂布行程为200mm，涂布温度为25℃。将涂覆好的金属锂在手套箱大仓中，真空条件，40℃下干燥50h。在手套箱中，将干燥后的金属锂利用辊压机辊压，辊压缝隙为30μm，辊轮转速为300rpm，得到锂金属片，并用冲压式刀模切成5×7cm2的电池极片。将制备好的锂金属负极组装到二次电池中，电池体系为三元/锂金属二次软包电池，正极为NCM、导电剂、粘结剂，负极为涂覆的锂金属负极，电解液为1M LiFSI/DEGDME-DOL (0.1～5％LiNO3作为添加剂)，隔膜为陶瓷涂层/PE/PP双层隔膜，将组装好的电池放在放在电池测试设备上检测。
采用的充电方式为瞬时大电流充电，其常规充电方式电流(I1)为35mA(1mA cm-2)，瞬时大电流(I2)为1750mA(50mA cm-2)，持续时间(t)为50ms，大电流频率(f)为30。得到二次电池循环曲线如图3所示。
实施例3
称取5.5g NMP和0.5g PVDF，将PVDF粉末加入NMP中，利用小型搅拌机进行搅拌，搅拌速度为800rpm，搅拌时间为4h，使得混合物呈透明胶液。称取20g石墨加入搅拌好的透明胶液中，搅拌4h，搅拌速度为1200rpm，重复加入20g石墨，相同条件搅拌，得到流动性较好的均一碳复合浆料。
在手套箱中，利用小型涂布机将碳复合浆料均匀涂在金属锂片上，刮刀高度为50μm，涂布速度为30mm/s，涂布行程为200mm，涂布温度为25℃。将涂覆好的金属锂在手套箱大仓中，真空条件，40℃下干燥20h。在手套箱中，将干燥后的金属锂利用辊压机辊压，辊压缝隙为30μm，辊轮转速为300rpm，得到锂金属片，并用冲压式刀模切成5×7em2的电池极片。将制备好的锂金属负极组装到二次电池中，电池体系为三元/锂金属二次软包电池，正极为NCM、导电剂、粘结剂，负极为涂覆的锂金属负极，电解液为1M LiFSI/DEGDME-DOL (0.1～5％LiNO3作为添加剂)，隔膜为陶瓷涂层/PE/PP双层隔膜，将组装好的电池放在放在电池测试设备上检测。
采用的充电方式为瞬时大电流充电，其常规充电方式电流(I1)为175mA(1mA cm-2)，瞬时大电流(I2)为1750mA(50mA cm-2)，持续时间(t)为50ms，大电流频率(f)为150。得到二次电池循环曲线如图3所示。
实施例4
称取5.5g NMP和0.5g PVDF，将PVDF粉末加入NMP中，利用小型搅拌机进行搅拌，搅拌速度为800rpm，搅拌时间为4h，使得混合物呈透明胶液。称取20g石墨加入搅拌好的透明胶液中，搅拌4h，搅拌速度为1200rpm，重复加入20g石墨，相同条件搅拌，得到流动性较好的均一碳复合浆料。
在手套箱中，利用小型涂布机将碳复合浆料均匀涂在金属锂片上，刮刀高度为50μm，涂布速度为30mm/s，涂布行程为200mm，涂布温度为25℃。将涂覆好的金属锂在手套箱大仓中，真空条件，40℃下干燥48h。在手套箱中，将干燥后的金属锂利用辊压机辊压，辊压缝隙为30μm，辊轮转速为300rpm，得到锂金属片，并用冲压式刀模切成5×7em2的电池极片。将制备好的锂金属负极组装到二次电池中，电池体系为三元/锂金属二次软包电池，正极为NCM、导电剂、粘结剂，负极为涂覆的锂金属负极，电解液为1M LiFSI/DEGDME-DOL (0.1～5％LiNO3作为添加剂)，隔膜为陶瓷涂层/PE/PP双层隔膜，将组装好的电池放在放在电池测试设备上检测。
采用的充电方式为瞬时大电流充电，其常规充电方式电流(I1)为175mA(1mA cm-2)，瞬时大电流(I2)为3500mA(100mA cm-2)，持续时间(t)为50ms，大电流频率(f)为 30。得到二次电池循环曲线如图3所示。
实施例5
称取5.5g NMP和0.5g PVDF，将PVDF粉末加入NMP中，利用小型搅拌机进行搅拌，搅拌速度为800rpm，搅拌时间为4h，使得混合物呈透明胶液。称取20g石墨加入搅拌好的透明胶液中，搅拌4h，搅拌速度为1200rpm，重复加入20g石墨，相同条件搅拌，得到流动性较好的均一碳复合浆料。
在手套箱中，利用小型涂布机将碳复合浆料均匀涂在金属锂片上，刮刀高度为50μm，涂布速度为30mm/s，涂布行程为200mm，涂布温度为25℃。将涂覆好的金属锂在手套箱大仓中，真空条件，40℃下干燥35h。在手套箱中，将干燥后的金属锂利用辊压机辊压，辊压缝隙为30μm，辊轮转速为300rpm，得到锂金属片，并用冲压式刀模切成5×7cm2的电池极片。将制备好的锂金属负极组装到二次电池中，电池体系为三元/锂金属二次软包电池，正极为NCM、导电剂、粘结剂，负极为涂覆的锂金属负极，电解液为1M LiFSI/DEGDME-DOL (0.1～5％LiNO3作为添加剂)，隔膜为陶瓷涂层/PE/PP双层隔膜，将组装好的电池放在放在电池测试设备上检测。
采用的充电方式为瞬时大电流充电，其常规充电方式电流(I1)为175mA(1mA cm-2)，瞬时大电流(I2)为2500mA(100mA cm-2)，持续时间(t)为50ms，大电流频率(f)为 150。得到二次电池循环曲线如图3所示。
实施例6
称取5.5g NMP和0.5g PVDF，将PVDF粉末加入NMP中，利用小型搅拌机进行搅拌，搅拌速度为800rpm，搅拌时间为4h，使得混合物呈透明胶液。称取20g石墨加入搅拌好的透明胶液中，搅拌4h，搅拌速度为1200rpm，重复加入19g石墨和1g碳纳米管，相同条件搅拌，得到流动性较好的均一碳复合浆料。
在手套箱中，利用小型涂布机将碳复合浆料均匀涂在金属锂片上，刮刀高度为50μm，涂布速度为30mm/s，涂布行程为200mm，涂布温度为25℃。将涂覆好的金属锂在手套箱大仓中，真空条件，40℃下干燥48h。在手套箱中，将干燥后的金属锂利用辊压机辊压，辊压缝隙为30μm，辊轮转速为300rpm，得到锂金属片，并用冲压式刀模切成5×7cm2的电池极片。将制备好的锂金属负极组装到二次电池中，电池体系为三元/锂金属二次软包电池，正极为NCM、导电剂、粘结剂，负极为涂覆的锂金属负极，电解液为1M LiFSI/DEGDME-DOL (0.1～5％LiNO3作为添加剂)，隔膜为陶瓷涂层/PE/PP双层隔膜，将组装好的电池放在放在电池测试设备上检测。
采用的充电方式为瞬时大电流充电，其常规充电方式电流(I1)为35mA(1mA cm-2)，瞬时大电流(I2)为1750mA(50mA cm-2)，持续时间(t)为50ms，大电流频率(f)为30。得到二次电池循环曲线如图3所示。
实施例7
称取5.5g NMP和0.5g PVDF，将PVDF粉末加入NMP中，利用小型搅拌机进行搅拌，搅拌速度为800rpm，搅拌时间为4h，使得混合物呈透明胶液。称取20g石墨加入搅拌好的透明胶液中，搅拌4h，搅拌速度为1200rpm，重复加入20g石墨，相同条件搅拌，得到流动性较好的均一碳复合浆料。
在手套箱中，利用小型涂布机将碳复合浆料均匀涂在金属锂片上，刮刀高度为50μm，涂布速度为30mm/s，涂布行程为200mm，涂布温度为25℃。将涂覆好的金属锂在手套箱大仓中，真空条件，40℃下干燥48h。在手套箱中，将干燥后的金属锂利用辊压机辊压，辊压缝隙为30μm，辊轮转速为300rpm，得到锂金属片，并用冲压式刀模切成5×7cm2的电池极片。将制备好的锂金属负极组装到二次电池中，电池体系为三元/锂金属二次软包电池，正极为NCM、导电剂、粘结剂，负极为涂覆的锂金属负极，电解液为1M LiFSI/DME-DOL-EA (0.1～5％LiNO3作为添加剂)，隔膜为陶瓷涂层/PE/PP双层隔膜，将组装好的电池放在放在电池测试设备上检测。
采用的充电方式为瞬时大电流充电，其常规充电方式电流(I1)为35mA(1mA cm-2)，瞬时大电流(I2)为1750mA(50mA cm-2)，持续时间(t)为50ms，大电流频率(f)为30。得到二次电池循环曲线如图3所示。
对比实施例1和实施例2可以看到，实施例1中20圈后放电容量衰减至初始容量的80％，实施例2中67圈后放电容量衰减至初始容量的80％，说明使用瞬时大电流充电方式后，电池的循环性能有了明显提升。对比实施例2和实施例3，实施例3中92圈后放电容量衰减至初始容量的80％，说明增加大电流频率(f)可以有效降低电池极化，提升循环性能。对比实施例2和实施例4，实施例4中82圈后放电容量衰减至初始容量的80％，说明提高瞬时大电流 (I2)对于循环稳定性的提升有一定效果。对比实施例2和实施例5，实施例5中122圈后放电容量衰减至初始容量的80％，验证了增加大电流频率(f)和瞬时大电流(I2)有利于提升电池循环稳定性的说法。比实施例2和实施例6，实施例6中82圈后放电容量衰减至初始容量的80％，说明改善金属锂的涂层材料有利于电池循环的提升。比实施例2和实施例7，实施例6中93圈后放电容量衰减至初始容量的80％，说明改善电解液配方有利于电池循环的提升。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、 has或having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。

Claims (14)

1.一种抑制锂金属负极表面锂枝晶的方法，其特征在于：
所述锂金属负极是由如下制备方法获得的：在金属锂片表面设置碳材料层，再将载有碳材料层的金属锂片加工为锂金属负极；
所述抑制锂金属负极表面锂枝晶的方法包括：对锂金属负极施加瞬时大电流充电，所述瞬时大电流的电流强度为50-100 mA·cm-2，持续时间为10-100 ms，频率为20-100次，使覆盖于金属锂片表面的碳材料层发热，从而将碳材料层表面的锂枝晶熔融并重新分布为均匀结构，所述碳材料包括石墨、石墨烯、软碳、硬碳、碳纳米管或炭黑中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锂金属负极的制备方法包括：
将碳材料浆料涂覆在金属锂片表面，经干燥处理后形成碳材料层；
对载有碳材料层的金属锂片进行辊压处理，之后加工成所需规格的锂金属负极。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述干燥处理是在真空条件下进行，温度为30-50℃，时间为20-50h。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述锂金属负极的制备方法包括：通过涂布机将碳材料浆料涂覆在金属锂片表面，其中涂布机的刮刀与金属锂片表面的距离为25-100μm，涂布速度为5-50 mm/s，涂布行程为100-200 mm，涂布温度为20-30 ℃。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述辊压处理采用的辊压缝隙为20-50 μm，辊轮转速为200-300 rpm。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述碳材料浆料包含N-甲基吡咯烷酮、碳材料和粘结剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述N-甲基吡咯烷酮、碳材料和粘结剂的质量比为55:40:5。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、丙烯酸或锂代丙烯酸中的一种或几种。
9.一种锂金属电池的抑制锂枝晶方法，其特征在于：
所述锂金属电池包括锂金属负极、隔膜、电解液和正极，所述锂金属负极是由如下制备方法获得的：在金属锂片表面设置碳材料层，再将载有碳材料层的金属锂片加工为锂金属负极；
所述锂金属电池的抑制锂枝晶方法包括：在对包含所述锂金属负极的锂金属电池充电时，使用瞬时大电流充电，所述瞬时大电流的电流强度为50-100 mA·cm-2，持续时间为10-100 ms，频率为20-500次，使覆盖于金属锂片表面的碳材料层发热，而将碳材料层表面的锂枝晶熔融并重新分布为均匀结构，所述碳材料包括石墨、石墨烯、软碳、硬碳、碳纳米管或炭黑中的任意一种。
10.根据权利要求9所述的锂金属电池的抑制锂枝晶方法，其特征在于：所述隔膜采用耐高温隔膜。
11.根据权利要求9所述的锂金属电池的抑制锂枝晶方法，其特征在于：所述电解液采用耐高温电解液。
12.根据权利要求9所述的锂金属电池的抑制锂枝晶方法，其特征在于：所述正极的材料包括LiCoO2、LiNi1-x-yCoxMnyO2、LiNi1-x-yCo x AlyO2或碳-硫复合正极材料中的一种，其中，x、y=0.1~0.5。
13.根据权利要求9所述的锂金属电池的抑制锂枝晶方法，其特征在于：所述隔膜包括陶瓷涂层/聚乙烯隔膜、陶瓷涂层/聚丙烯隔膜、陶瓷涂层/聚乙烯聚丙烯双层隔膜、陶瓷涂层/聚酰亚胺隔膜或陶瓷涂层/超高相对分子质量聚乙烯隔膜中的一种。
14.根据权利要求9所述的锂金属电池的抑制锂枝晶方法，其特征在于：所述电解液的浓度为0.5-3 mol/L，且所述电解液的主盐包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂或四氟硼酸锂中的一种或两种以上的组合，溶剂包括二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、2-甲基-1,3-二氧戊环、二甘醇二甲醚、氟代碳酸乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、二氟乙酸丙酯或三氟丙酸丙酯中的一种或几种。
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