CN115498141A - 一种负极片及其制备方法和电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种负极片及其制备方法和电池，负极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体至少一侧表面的负极活性物质层，所述负极集流体为多孔导电膜材料，所述多孔导电膜材料的孔隙内嵌设有金属锂。本发明以多孔导电膜材料作为负极集流体，多孔导电膜材料具有多个孔隙，金属锂嵌设在孔隙的内部，能弥补首次充放电损失的活性锂，提升电池的能量密度，金属锂与电解液反应产生的非活性固体产物容置在孔隙的内部，使多孔导电膜材料和非活性固体产物形成金属和非金属复合物，有利于提升负极集流体的结构强度，且非活性固体产物容置于孔隙的内部，不会聚集在负极表面并损害负极片的界面，并影响电池的电化学性能。

Description

一种负极片及其制备方法和电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种负极片及其制备方法和电池。
背景技术
锂离子电池由于能量密度高，循环性能好等优点，受到了广泛关注。随着移动互联网设备的普及，电动汽车和其它电动交通工具的推广，以及无人机和太空探测器等航空航天科技的发展，锂离子电池性能正面临着更高的发展要求，如何提升锂离子电池的能量密度和快充性能已成为高性能锂离子电池的重点突破方向。
在锂离子电池首次充电过程中，电解液会在石墨等负极表面还原分解，形成固体电解质相界面(SEI)膜，永久地消耗大量来自正极的锂，造成锂离子电池首次循环的库伦效率偏低，降低了锂离子电池的容量和能量密度。为了解决这个问题，通过预锂化对电极材料进行补锂，抵消形成SEI膜造成的不可逆锂损耗，以提高电池的总容量和能量密度。
预锂化目前主要应用在锂离子电池中，其主要目的，在于抵消锂离子电池化成过程中消耗掉的锂离子，从而提高电池的首次效率。负极预锂化是将锂粉和负极活性材料混合在一起涂敷在负极集流体上，或者把锂带压在负极活性材料层上，通过注液预嵌锂反应，将补锂材料的锂源补充进电池中以弥补首次充放电损失的活性锂，但是金属锂与电解液会发生副反应在负极活性材料层留下副反应产物，该副反应产物会损害负极片的界面，副反应产物的存在会对负极活性材料层的电子与锂离子传输产生阻碍，影响电池的电化学性能。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的预锂化方法在补锂的同时，补锂材料的残留物会影响电池的电化学性能的问题。
为解决上述问题，本发明第一方面提供了一种负极片，包括负极集流体和设置在所述负极集流体至少一侧表面的负极活性物质层，所述负极集流体为多孔导电膜材料，所述多孔导电膜材料的孔隙内嵌设有金属锂。
可选地，所述多孔导电膜材料的孔隙率为50％至98％。
可选地，所述多孔导电膜材料的厚度为10μm至200μm。
可选地，所述多孔导电膜材料为石墨烯膜或碳纳米管膜。
可选地，所述多孔导电膜材料为碳纳米管膜。
可选地，所述碳纳米管膜的孔隙率为90％至98％，和/或，所述碳纳米管膜的面密度为1mg/cm2至20mg/cm2，和/或，所述碳纳米管膜的电导率数量级为106S/m至108S/m，和/或，所述碳纳米管膜的接触角小于5°。
可选地，所述负极片的面密度为2mg/cm2至20mg/cm2。
本发明第二方面提供了一种负极片的制备方法，包括如下步骤：
提供负极集流体，所述负极集流体为多孔导电膜材料；
向所述多孔导电膜材料的孔隙内嵌入金属锂，获得预锂化负极集流体；
在所述预锂化负极集流体的表面涂敷负极活性物质浆料，经固化后形成负极活性物质层，获得负极片。
可选地，所述向所述多孔导电膜材料的孔隙内嵌入金属锂，获得预锂化负极集流体，包括：
在惰性气体保护下，将所述多孔导电膜材料和所述金属锂置于密闭环境中，并对所述金属锂加热，使所述金属锂形成锂蒸汽并附着在所述多孔导电膜材料的孔隙内，冷却后获得预锂化的负极集流体。
本发明第三方面提供了一种电池，包括电芯，所述电芯包括正极片、负极片以及设置在所述正极片和所述负极片之间的隔膜，所述正极片、所述负极片和所述隔膜叠置或卷绕形成所述电芯，所述负极片为第一方面任一项所述的负极片，或所述负极片为第二方面任一项所述的制备方法制得的负极片。
本发明提供的负极片及其制备方法和电池，以多孔导电膜材料作为负极集流体，多孔导电膜材料具有多个孔隙，金属锂嵌设在孔隙的内部，在注液之后，锂离子向孔隙周围的负极活性物质层中预嵌锂，金属锂的克容量高，能弥补首次充放电损失的活性锂，提升电池的能量密度，金属锂与电解液反应产生的非活性固体产物容置在孔隙的内部，使多孔导电膜材料和非活性固体产物形成金属和非金属复合物，有利于提升负极集流体的结构强度，且非活性固体产物容置于孔隙的内部，不会聚集在负极表面并损害负极片的界面，此外，多孔膜材料中的孔隙提高了负极片的孔隙率，有利于电解液的存储和运输，能够提高电芯中电解液的保液量，减少锂离子的扩散距离，加快锂离子的传输速度，有利于提升电池的循环性能和倍率性能；而且多孔导电膜材料具有柔性，将其应用于电池中能够实现电池的折叠、弯曲等柔性操作。
附图说明
图1为本发明实施例提供的制备负极片的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
另外，术语“包含”、“包括”、“含有”、“具有”的含义是非限制性的，即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。如无特殊说明的，材料、设备、试剂均为市售。
此外，本发明虽然对制备中的各步骤进行了如S1、S2、S3等形式的描述，但此描述方式仅为了便于理解，如S1、S2、S3等形式并不表示对各步骤先后顺序的限定。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种负极片及其制备方法和电池，旨在解决以上问题。
本申请的实施例第一方面提供了一种负极片，包括负极集流体和设置在负极集流体至少一侧表面的负极活性物质层，负极集流体为多孔导电膜材料，多孔导电膜材料的孔隙内嵌设有金属锂。
本申请的实施例提供的负极片，以多孔导电膜材料作为负极集流体，多孔导电膜材料具有多个孔隙，金属锂嵌设在孔隙的内部，在注液之后，锂离子向孔隙周围的负极活性物质层中预嵌锂，金属锂的克容量高，能弥补首次充放电损失的活性锂，提升电池的能量密度，金属锂与电解液反应产生的非活性固体产物容置在孔隙的内部，使多孔导电膜材料和非活性固体产物形成金属和非金属复合物，有利于提升负极集流体的结构强度，且非活性固体产物容置于孔隙的内部，不会聚集在负极表面并损害负极片的界面，此外，多孔膜材料中的孔隙提高了负极片的孔隙率，有利于电解液的存储和运输，能够提高电芯中电解液的保液量，减少锂离子的扩散距离，加快锂离子的传输速度，有利于提升电池的循环性能和倍率性能；而且多孔导电膜材料具有柔性，将其应用于电池中能够实现电池的折叠、弯曲等柔性操作。
多孔导电膜材料中具有多个非贯穿的孔隙，这些孔隙可以通过肉眼或者借助放大镜感知其存在性；多孔导电膜材料中的孔隙均匀分布，而非杂乱无章的分布，均匀分布的孔隙能够更均匀的补锂，并有利于减小锂离子的扩散距离，提升电池的倍率性能和功率性能。
多孔导电膜材料的孔隙率为50％至98％，例如孔隙率为50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或98％。由此，能够保证多孔导电膜材料中有较多的孔隙，一方面较多的孔隙能够嵌入更多的金属锂，有利于提高电芯的能量密度，另一方面较多的孔隙也能进一步提高电解液的存储量，提高电芯中电解液的保液量，有利于提升锂离子的循环性能和倍率性能。
为了避免多孔导电膜材料的厚度过厚，影响电芯的能量密度，并避免多孔导电膜材料的厚度太薄，承载负极活性物质层的能力有限，多孔导电膜材料的厚度为10μm至200μm，例如为10μm、20μm、40μm、60μm、80μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm或200μm。
多孔导电膜材料可以为石墨烯膜或碳纳米管膜，石墨烯膜和碳纳米管膜具有较佳的力学性能、优异的导电性能、抗腐蚀能力强、柔软性能好，且石墨烯和碳纳米管与金属集流体相比，其表面粗糙，有利于负极活性物质层在表面的附着，且石墨烯和碳纳米管与负极活性物质层具有较好的兼容性和界面结合，可以降低负极活性物质层与负极集流体之间的接触电阻，并缓冲充放电过程中的应力，有利于提高电池的倍率性能和循环性能。
多孔导电膜材料为碳纳米管膜，碳纳米管膜内部中空，碳纳米管膜的孔隙率更好，能够存储更多的金属锂，能弥补首次充放电损失的活性锂，提升电池的能量密度，且碳纳米管膜呈三维网状结构，能够与嵌设在其孔隙中的金属锂相配合，形成三维网状的金属和非金属复合物，能够进一步提升负极集流体的结构强度，此外，碳纳米管膜的表面粗糙度也更高，可与负载的负极活性物质层粘结更紧密，不易出现掉粉断裂等现象。
较佳地，碳纳米管膜的孔隙率可以为90％至98％，面密度可以为1mg/cm2至20mg/cm2，例如为1mg/cm2、3mg/cm2、5mg/cm2、7mg/cm2、9mg/cm2、11mg/cm2、13mg/cm2、15mg/cm2、17mg/cm2、19mg/cm2、20mg/cm2。电导率数量级可以为106S/m至108S/m，且该碳纳米管膜的接触角可以＜5°，由此，能够进一步提高锂离子的传输能力与电子传输能力，且该碳纳米管的接触角＜5°，能够增加该碳纳米管膜与电解液的润湿性，有利于储存电池循环过程中的电解液，提高电池中电解液的保液量。
本实施例中，碳纳米管膜可以采用如下方法制备得到：
将二茂铁和噻吩与溶剂进行混合，得到混合溶液，其中，溶剂包括甲醇和正己烷；
将混合溶液加入裂解炉中进行裂解反应，得到碳纳米管集束；
将碳纳米管集束通过拉伸的方式沉积在表面湿润的基底上，得到碳纳米管膜。
其中，混合溶液中二茂铁的浓度为5mg/mL至15mg/mL，噻吩的浓度为1μL/mL至5μL/mL，溶剂包括甲醇和正己烷，且甲醇和正己烷的体积比为4：1至15：1。
裂解反应的温度为1000℃至1400℃，裂解反应的时间为1min至30min。
采用本实施例的方法制备得到的碳纳米管膜的孔隙率能够达到90％至98％，面密度达到1mg/cm2～20mg/cm2，电导率数量级为106S/m至108S/m，接触角＜5°，将该碳纳米管膜作为负极集流体有利于提高电池的性能。
负极活性物质层中包括负极活性物质，负极活性物质包括钛酸锂、锂粉、铝粉、金属氧化物、人造石墨、天然石墨、硅、硅合金、硫、硫合金和硅碳中的至少一种。
金属锂为用于预锂化的一种活性锂源，金属锂的克容量高，能够提升负极活性物质层的容量，很好的弥补了首次不可逆容量损失所消耗的活性锂，进而提高了锂离子电池的能量密度；金属锂包括锂粉、锂颗粒、锂带和锂块，为了便于将金属锂嵌入多孔导电膜材料中，并避免金属锂脱嵌，金属锂为锂颗粒，且该锂颗粒是锂蒸汽固化后附着在多孔导电膜材料的孔隙中形成的。
负极集流体的单侧表面或双侧表面均可以设置负极活性物质层，但为了能够提高电池的容量和电池的电化学性能，较佳地，负极集流体的双侧表面均设置负极活性物质层，由此，一方面能够提高电池的容量和电池的电化学性能，另一方面负极集流体表面的孔隙和两侧表面的负极活性物质层中的孔隙可以连接，有利于电解液有效浸润到负极活性物质层中，有利于提升锂离子从电解液中迁移的效率，且锂离子在迁移过程中可选择的路径大大增加，能够有效提升电池的倍率性能，尤其是大倍率的放电功率性能。
本申请实施例的第二方面提供了一种负极片的制备方法，该负极片的制备方法用于制备第一方面的负极片。
图1为本发明实施例中制备负极片的工艺流程图，结合图1所示，该负极片的制备方法包括如下步骤：
步骤S1、提供负极集流体，负极集流体为多孔导电膜材料；
步骤S2、向多孔导电膜材料的孔隙内嵌入金属锂，获得预锂化负极集流体；
步骤S3、在预锂化负极集流体的表面涂敷负极活性物质浆料，经固化后形成负极活性物质层，获得负极片。
本申请的实施例提供的负极片的制备方法，以多孔导电膜材料作为负极集流体，多孔导电膜材料具有多个孔隙，金属锂嵌设在孔隙的内部，在注液之后，锂离子向孔隙周围的负极活性物质层中预嵌锂，金属锂的克容量高，能弥补首次充放电损失的活性锂，提升电池的能量密度，金属锂与电解液反应产生的非活性固体产物容置在孔隙的内部，使多孔导电膜材料和非活性固体产物形成金属和非金属复合物，有利于提升负极集流体的结构强度，且非活性固体产物容置于孔隙的内部，不会聚集在负极表面并损害负极片的界面，此外，多孔膜材料中的孔隙提高了负极片的孔隙率，有利于电解液的存储和运输，能够提高电芯中电解液的保液量，减少锂离子的扩散距离，加快锂离子的传输速度，有利于提升电池的循环性能和倍率性能；而且多孔导电膜材料具有柔性，将其应用于电池中能够实现电池的折叠、弯曲等柔性操作；该负极片的制备方法操作简单，有利于实现工业化生产。
其中，负极集流体可以为第一方面中制得的碳纳米管膜，负极集流体也可以为市售的碳纳米管膜，负极集流体还可以为石墨烯膜。较佳地，负极集流体为第一方面中制得的碳纳米管膜。
步骤S2中向多孔导电膜材料的孔隙内嵌入金属锂，获得预锂化负极集流体，包括：
在惰性气体保护下，将多孔导电膜材料和金属锂置于密闭环境中，并对金属锂加热，加热温度为1300℃至1400℃，使金属锂形成锂蒸汽并附着在多孔导电膜材料的孔隙内，保温6h至12h，冷却后获得预锂化的负极集流体。
步骤S3中在惰性气体保护下，在预锂化负极集流体的表面涂敷负极活性物质浆料，并在惰性气体保护下将负极活性物质浆料烘干，形成负极活性物质层，得到负极片，并将负极片在真空下保存。
负极活性物质浆料包括负极活性物质、导电剂和粘结剂，其中，负极活性物质包括钛酸锂、锂粉、铝粉、金属氧化物、人造石墨、天然石墨、硅、硅合金、硫、硫合金和硅碳中的至少一种。导电剂包括导电炭黑(SP)、科琴黑、乙炔黑、石墨导电剂(KS-6、KS-15、S-0、SEG-6)、碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNT)和石墨烯中的至少一种，比如导电剂可以为导电炭黑或碳纳米管。粘结剂包括聚偏氟乙烯(简称PVDF)、聚四氟乙烯、丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠中的至少一种，比如粘结剂可以为聚偏氟乙烯或丁苯橡胶。本实施例中对负极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比不做进一步地限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行设置。
负极活性浆料包括固体组分和溶剂，固体组分分散在溶剂中，搅拌混合均匀后得到负极活性物质浆料，其中，负极活性物质、导电剂和粘结剂作为负极活性浆料的固体组分，负极活性物质浆料中固体组分的质量百分比为30％至70％。
负极片的面密度为2mg/cm2至20mg/cm2，例如为2mg/cm2、4mg/cm2、6mg/cm2、8mg/cm2、10mg/cm2、12mg/cm2、14mg/cm2、16mg/cm2、18mg/cm2、20mg/cm2；厚度为15μm至500μm，例如为15μm、50μm、85μm、120μm、155μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm或500μm。
本申请实施例的第三方面还提供了一种电池，包括电芯，电芯包括正极片、负极片和设置在正极片和负极片之间的隔膜，正极片、负极片和隔膜叠置或卷绕形成电芯，负极片为第一方面的负极片，该电池还包括电解液和壳体，电芯和电解液封装于壳体内。
本申请的实施例提供的电池，以多孔导电膜材料作为负极集流体，多孔导电膜材料具有多个孔隙，金属锂嵌设在孔隙的内部，在注液之后，锂离子向孔隙周围的负极活性物质层中预嵌锂，金属锂的克容量高，能弥补首次充放电损失的活性锂，提升电池的能量密度，金属锂与电解液反应产生的非活性固体产物容置在孔隙的内部，使多孔导电膜材料和非活性固体产物形成金属和非金属复合物，有利于提升负极集流体的结构强度，且非活性固体产物容置于孔隙的内部，不会聚集在负极表面并损害负极片的界面，此外，多孔膜材料中的孔隙提高了负极片的孔隙率，有利于电解液的存储和运输，能够提高电芯中电解液的保液量，减少锂离子的扩散距离，加快锂离子的传输速度，有利于提升电池的循环性能和倍率性能；而且多孔导电膜材料具有柔性，将其应用于电池中能够实现电池的折叠、弯曲等柔性操作。
本申请的实施例中，正极片为常规结构的正极片，也即正极片的正极集流体为金属箔材，由此能够提高电池的安全性，并保证电池具有较高的能量密度。
正极片还包括正极活性物质层，正极活性物质层中包括正极活性物质，正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍锰钴酸锂、镍锰钴铝酸锂、镍钴酸锂和富锂锰中的至少一种。正极活性物质浆料固化后形成正极活性物质层，正极活性物质浆料中固体组分的质量百分比为30％至75％。
正极片的面密度为4mg/cm2至30mg/cm2，厚度为10μm至500μm。
在电池中，电解液可以为液体电解质，电解质可包括锂盐以及非水有机溶剂，电解质的种类没有具体的限制，只要能保证金属离子的正常传输即可，例如电解液可以为1mol/L的LiPF6，以及碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、1,2-丙二醇碳酸酯按体积比1:1:1混合得到非水有机溶剂。
在电池中，隔膜的种类没有具体限制，可根据实际需求进行选择，具体的，隔膜可选自聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚偏氟乙烯膜以及它们的多层复合膜。
为了对本发明进行进一步详细说明，下面将结合具体实施例对本发明进行进一步说明。本发明中的实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；本发明中的实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均为市场购买所得。
实施例1
本实施例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池采用如下方法制备得到：
制备负极片：将二茂铁和噻吩溶解到溶剂中，得到混合溶液，其中，混合溶液中二茂铁的浓度为10mg/mL，噻吩的浓度为2.5μL/mL，溶剂包括甲醇和正己烷，且甲醇和正己烷的体积比为9：1；将混合溶液加入裂解炉中进行裂解反应，得到碳纳米管集束，其中，裂解反应的温度为1200℃，裂解反应的时间为25min；将碳纳米管集束通过拉伸的方式沉积在表面湿润的金属箔材基底上，待干燥后得到碳纳米管膜，将碳纳米管膜从金属箔材基底上取下，备用；
以多孔隙的碳纳米管膜作为负极集流体，该碳纳米管膜的孔隙率为94％，厚度为12μm，面密度为3.8mg/cm2；将碳纳米管膜和金属锂放置在充满Ar气的密闭环境中，在1350℃对金属锂进行加热，使金属锂形成锂蒸汽并附着在碳纳米管膜的孔隙内，保温8h，冷却后获得预锂化的负极集流体，该预锂化的负极集流体的厚度为12μm，面密度为5.2mg/cm2；
配制固体含量为44.54wt％负极活性物质浆料，在惰性气体保护下，在预锂化负极集流体的表面涂敷负极活性物质浆料，并在惰性气体保护下烘干负极活性物质浆料，形成负极活性物质层，得到负极片，该负极片的面密度为7.12mg/cm2，厚度为80μm，将该负极片在真空下保存。
制备正极片：配制固体含量为70.65wt％正极活性物质浆料，提供铝箔作为正极集流体，将正极活性浆料均匀的涂敷在铝箔的双侧表面，经过干燥和辊压压实后，得到正极片，该正极片的面密度为11.1mg/cm2，厚度为81μm。
制备电池：按负极片、隔膜、正极片按照顺序依次叠放组装成电芯单体并焊接极耳，叠放8层，正极片与负极片之间通过隔膜隔开，电芯最外层两面采用负极片叠片，将电芯放置在铝塑膜壳体内，并在85℃下真空干燥24h，在水分＜20ppm下的手套箱中注入电解液，封装后得到锂离子电池。
实施例2
本实施例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于：
预锂化的负极集流体的厚度和面密度均与实施例1中相同，但预锂化负极集流体的表面涂敷的负极活性物质浆料的量不同，使得最终制备得到的负极片的面密度为7.36mg/cm2，厚度为80μm。
实施例3
本实施例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于：
预锂化的负极集流体的厚度和面密度均与实施例1中相同，但预锂化负极集流体的表面涂敷的负极活性物质浆料的量不同，使得最终制备得到的负极片的面密度为7.87mg/cm2，厚度为80μm。
实施例4
本实施例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于：
预锂化的负极集流体的厚度和面密度均与实施例1中相同，但预锂化负极集流体的表面涂敷的负极活性物质浆料的量不同，使得最终制备得到的负极片的面密度为8.45mg/cm2，厚度为80μm。
实施例5
本实施例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于：
预锂化的负极集流体的厚度和面密度均与实施例1中相同，但预锂化负极集流体的表面涂敷的负极活性物质浆料的量不同，使得最终制备得到的负极片的面密度为9.11mg/cm2，厚度为80μm。
实施例6
本实施例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于：
预锂化的负极集流体的面密度与实施例1中的不同，本实施例中预锂化的负极集流体面密度为6mg/cm2，厚度为12μm，但预锂化负极集流体的表面涂敷的负极活性物质浆料的量与实施例1中的预锂化负极集流体的表面涂敷的负极活性物质浆料的量相同。
实施例7
本实施例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于：
预锂化的负极集流体的面密度与实施例1中的不同，本实施例中预锂化的负极集流体面密度为6.5mg/cm2，厚度为12μm，但预锂化负极集流体的表面涂敷的负极活性物质浆料的量与实施例1中的预锂化负极集流体的表面涂敷的负极活性物质浆料的量相同。
实施例8
本实施例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于：
预锂化的负极集流体的面密度与实施例1中的不同，本实施例中预锂化后的负极集流体面密度为7mg/cm2，厚度为12μm，但预锂化负极集流体的表面涂敷的负极活性物质浆料的量与实施例1中的预锂化负极集流体的表面涂敷的负极活性物质浆料的量相同。
对比例1
本对比例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于：
采用未进行预锂化的碳纳米管膜作为负极集流体。
对比例2
本对比例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的制备过程同实施例1，区别在于：
采用目前市面上常见的铜箔作为负极集流体，负极集流体未进行预锂化。
对实施例1至实施例8以及对比例1和对比例2制得的锂离子电池进行测试：
测试电池的首次效率、比容量和体积能量密度：测量锂离子电池首次放电和首次充电的比值，得到锂离子电池的首次效率，测量锂离子电池的放电容量和锂离子电池正极活性材料重量的比值，得到锂离子电池材料的比容量，测量锂离子电池的放电容量和锂离子电池体积的比值，得到锂离子电池的体积能量密度，具体结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003893692370000131
由表1可知，实施例1至实施例8中制得的锂离子电池的比容量、首次效率和体积能量密度均优于对比例1和对比例2，由此说明，本发明中采用多孔导电膜材料作为负极集流体，并向多孔导电膜材料的孔隙内嵌设金属锂，能够显著提高电池的首次效率，提高锂离子电池的比容量和能量密度。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种负极片，其特征在于，包括负极集流体和设置在所述负极集流体至少一侧表面的负极活性物质层，所述负极集流体为多孔导电膜材料，所述多孔导电膜材料的孔隙内嵌设有金属锂。
2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述多孔导电膜材料的孔隙率为50％至98％。
3.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述多孔导电膜材料的厚度为10μm至200μm。
4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述多孔导电膜材料为石墨烯膜或碳纳米管膜。
5.根据权利要求4所述的负极片，其特征在于，所述多孔导电膜材料为碳纳米管膜。
6.根据权利要求5所述的负极片，其特征在于，所述碳纳米管膜的孔隙率为90％至98％，和/或，所述碳纳米管膜的面密度为1mg/cm2至20mg/cm2，和/或，所述碳纳米管膜的电导率数量级为106S/m至108S/m，和/或，所述碳纳米管膜的接触角小于5°。
7.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述负极片的面密度为2mg/cm2至20mg/cm2。
8.一种负极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供负极集流体，所述负极集流体为多孔导电膜材料；
向所述多孔导电膜材料的孔隙内嵌入金属锂，获得预锂化负极集流体；
在所述预锂化负极集流体的表面涂敷负极活性物质浆料，经固化后形成负极活性物质层，获得负极片。
9.根据权利要求8所述的负极片的制备方法，其特征在于，所述向所述多孔导电膜材料的孔隙内嵌入金属锂，获得预锂化负极集流体，包括：
在惰性气体保护下，将所述多孔导电膜材料和所述金属锂置于密闭环境中，并对所述金属锂加热，使所述金属锂形成锂蒸汽并附着在所述多孔导电膜材料的孔隙内，冷却后获得预锂化的负极集流体。
10.一种电池，其特征在于，包括电芯，所述电芯包括正极片、负极片以及设置在所述正极片和所述负极片之间的隔膜，所述正极片、所述负极片和所述隔膜叠置或卷绕形成所述电芯，所述负极片为权利要求1至6任一项所述的负极片，或所述负极片为权利要求8或9所述的制备方法制得的负极片。
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