本發(fā)明屬于電池，具體而言，涉及一種鋰金屬復合負極材料、制備方法及其電池。

背景技術(shù)：

1、在鋰離子電池領(lǐng)域，鋰金屬因其極高的理論比容量(3860mah/g)被視為理想的負極材料。然而，鋰金屬在實際應(yīng)用中存在顯著的力學強度不足問題，這不僅限制了其在電池制造過程中的兼容性，也影響了電池的整體性能和安全性。為了解決這一挑戰(zhàn)，工業(yè)界采用了多種方法來增強鋰金屬的力學性能，其中輥壓法因其能夠有效提升電芯的支撐兼容性而受到關(guān)注。盡管輥壓法通過將銅箔與金屬鋰結(jié)合制成鋰銅復合帶，顯著提高了鋰金屬的力學強度，但這種方法引入了較重的銅基底材料，這在一定程度上犧牲了電池的能量密度。銅基底材料的重量增加了電池的非活性質(zhì)量，從而降低了電池的能量密度，這對于追求高能量密度的現(xiàn)代電池技術(shù)來說是一個不可忽視的問題。而且銅鋰復合負極的韌性比較低，安全性低。在充放電過程中，鋰金屬負極材料的體積變化會導致極片邊緣受到較大的機械應(yīng)力，這種應(yīng)力包括擠壓和剪切力。這些力的作用可能導致極片邊緣的斷裂，特別是在傳統(tǒng)銅鋰復合帶中，由于其材料特性，高強低韌的材料在受到循環(huán)應(yīng)力時更容易發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象被稱為“overhang”斷裂。傳統(tǒng)銅鋰復合帶雖然可以提供必要的力學支撐，但其高強低韌的特性在面對鋰金屬負極材料的體積變化時顯得力不從心，這種材料在受到反復的機械應(yīng)力時，容易發(fā)生脆性斷裂，導致電池性能下降和循環(huán)壽命縮短。所以亟需研發(fā)一種具有高韌性，高強度，質(zhì)輕的鋰金屬復合負極材料。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了改善現(xiàn)有技術(shù)中鋰金屬負極材料的力學性能，本發(fā)明提供了一種鋰金屬復合負極材料包括：包括：高分子基膜，在高分子基膜的上下兩個表面分別設(shè)置有親鋰過渡層，在所述親鋰過鍍層外設(shè)置有鋰金屬層。

2、進一步地，所述親鋰過鍍層設(shè)置在所述高分子基膜的上下兩個表面的中部區(qū)域，所述高分子基膜上下表面的端部設(shè)置為銅層。

3、進一步地，所述親鋰過度層的材料為氧化鋁、氧化銅、氧化鎳、氧化鈷中的一種或者多種。進一步地，所述高分子基膜的材料為聚對苯二甲酸、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯與聚酰亞胺中的一種或多種。

4、進一步地，所述親鋰過渡層材料的厚度為0.01-1μm。

5、進一步地，所述高分子基膜的厚度為2-6μm。

6、本發(fā)明的另一方面提供了一種制備上述鋰金屬復合負極材料的方法，所述親鋰過渡層通過濺射工藝復合至所述高分子基膜上。

7、進一步地，所述鋰金屬復合負極材料的方法包括以下步驟：s1：以金屬單質(zhì)為靶材，在氧化性氣體氛圍下以磁控濺射工藝在所述高分子基膜上下兩個兩面的中間區(qū)域濺射沉積形成所述親鋰過渡層；s2.以銅單質(zhì)為靶材，在惰性氣體氛圍下繼續(xù)以磁控濺射工藝在所述高分子基膜的上下兩個表面的端部區(qū)域沉積形成所述銅層,形成復合集流體；s3:在所述復合集流體的表面壓延鋰帶形成所述鋰金屬復合負極材料。

8、本發(fā)明的另一方面還提供了一種電池，包括有上述的鋰金屬復合負極材料。

9、本發(fā)明的鋰金屬復合負極材料的親鋰過渡層增強高分子基膜與金屬鋰之間的界面粘附力，實現(xiàn)了金屬鋰與復合基底的高效結(jié)合，并提高導電性；同時高分子基層解決了金屬鋰負極在電芯制作過程中易出現(xiàn)的斷裂問題。

技術(shù)特征：

1.一種鋰金屬復合負極材料，其特征在于，包括：高分子基膜，在高分子基膜的上下兩個表面分別設(shè)置有親鋰過渡層，在所述親鋰過鍍層外設(shè)置有鋰金屬層。

2.如權(quán)利要求1所述的鋰金屬復合負極材料，其特征在于，所述親鋰過鍍層設(shè)置在所述高分子基膜的上下兩個表面的中部區(qū)域，所述高分子基膜上下表面的端部設(shè)置為銅層。

3.如權(quán)利要求2所述的鋰金屬復合負極材料，其特征在于，所述親鋰過度層的材料為氧化鋁、氧化銅、氧化鎳、氧化鈷中的一種或者多種。

4.如權(quán)利要求2所述的鋰金屬復合負極材料，其特征在于，所述高分子基膜的材料為聚對苯二甲酸、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯與聚酰亞胺中的一種或多種。

5.如權(quán)利要求2所述的鋰金屬復合負極材料，其特征在于，所述親鋰過渡層材料的厚度為0.01-1μm。

6.如權(quán)利要求2所述的鋰金屬復合負極材料，其特征在于，所述高分子基膜的厚度為2-6μm。

7.一種制備如權(quán)利要求1至6任一所述的鋰金屬復合負極材料的方法，其特征在于，所述親鋰過渡層通過濺射工藝復合至所述高分子基膜上。

8.如權(quán)利要求7所述的制備鋰金屬復合負極材料的方法，其特征在于，所述鋰金屬復合負極材料的方法包括以下步驟：s1：以金屬單質(zhì)為靶材，在氧化性氣體氛圍下以磁控濺射工藝在所述高分子基膜上下兩個兩面的中間區(qū)域濺射沉積形成所述親鋰過渡層；s2.以銅單質(zhì)為靶材，在惰性氣體氛圍下繼續(xù)以磁控濺射工藝在所述高分子基膜的上下兩個表面的端部區(qū)域沉積形成所述銅層,形成復合集流體；s3:在所述復合集流體的表面壓延鋰帶形成所述鋰金屬復合負極材料。

9.一種電池，其特征在于，包括有如權(quán)利要求1至6任一所述的鋰金屬復合負極材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種鋰金屬復合負極材料，包括：高分子基膜，在高分子基膜的上下兩個表面分別設(shè)置有親鋰過渡層，在所述親鋰過鍍層外設(shè)置有鋰金屬層。本發(fā)明的鋰金屬復合負極材料的親鋰過渡層增強高分子基膜與金屬鋰之間的界面粘附力，實現(xiàn)了金屬鋰與復合基底的高效結(jié)合，并提高導電性；同時高分子基層解決了金屬鋰負極在電芯制作過程中易出現(xiàn)的斷裂問題。

技術(shù)研發(fā)人員：孫苛,李正偉,陳愛龍,馬子朋,項青,黃曉偉
受保護的技術(shù)使用者：江西贛鋒鋰電科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28