本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是近10年來(lái)化學(xué)電源界的研究熱點(diǎn)，它具有能量密度高、自放電率低、循環(huán)性能好的優(yōu)良特性。在鋰離子電池首次充放電過(guò)程中，硅、碳、或硅碳復(fù)合負(fù)極材料與電解液在固液相界面上發(fā)生反應(yīng)，形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層，即固體電解質(zhì)膜，簡(jiǎn)稱(chēng)sei膜。由于sei膜的形成，會(huì)導(dǎo)致10％以上的活性鋰離子的損失，大大降低了電極材料的充放電效率。與此同時(shí)，電池循環(huán)過(guò)程中伴隨其它副反應(yīng)等因素的影響，還會(huì)不斷消耗活性鋰離子，導(dǎo)致鋰電池的容量逐漸衰減、直至電池失效。為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明由此而來(lái)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)鋰離子電池存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池及其制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池，其包括負(fù)極片，其特征在于，所述負(fù)極片的集流體為cu-li合金負(fù)極集流體。
本發(fā)明優(yōu)選的一技術(shù)方案中，cu-li合金負(fù)極集流體的li含量為0.5wt.％～10wt.％，cu含量為90wt.％～99.5wt.％。
本發(fā)明優(yōu)選的一技術(shù)方案中，cu-li合金負(fù)極集流體的li含量為1wt.％～5wt.％，cu含量為95wt.％～99wt.％。
本發(fā)明優(yōu)選的一技術(shù)方案中，cu-li合金的負(fù)極集流體，li含量為1wt.％～3wt.％，cu含量為97wt.％～99wt.％。更優(yōu)選地，li含量為1.5wt.％，cu含量為98.5wt.％。
本發(fā)明優(yōu)選的一技術(shù)方案中，cu-li合金的負(fù)極集流體的厚度為5～20μm。
本發(fā)明優(yōu)選的一技術(shù)方案中，所述負(fù)極片的上涂覆的負(fù)極材料為按一定比例混合的硅碳負(fù)極材料、pvdf、nmp，其中碳負(fù)極材料包括但不限于石墨、石墨烯、碳納米管、導(dǎo)電碳黑。
本發(fā)明提供的一種鋰離子電池的制備方法，具體包括以下步驟：
(1)利用cu、li單質(zhì)制備cu-li合金，在保護(hù)氣氛中將合金壓延成箔，厚度為5～20μm，作為鋰離子電池的負(fù)極集流體；
(2)將硅碳負(fù)極材料、pvdf、nmp按一定比例混合，制備成均勻分散的穩(wěn)定漿料，涂于上述cu-li合金集流體表面，干燥后壓制成極片，作為鋰離子電池負(fù)極；
(3)將隔膜、正極極片和上述負(fù)極極片配合組裝，注入電解質(zhì)，即得到鋰離子電池。
本發(fā)明優(yōu)選的一技術(shù)方案中，所述步驟(1)中，具體包括如下步驟
a.按照百分比li1wt.％～10wt.％，cu90wt.％～99wt.％配比，將兩種金屬在溫度1000℃～1300℃下進(jìn)行熔煉，在保護(hù)氣氛中，澆成鑄錠，酸洗剝皮后得到清潔表面；
b.將清潔表面的鑄錠進(jìn)行均勻化處理；
c.將均勻化處理后的鑄錠，高溫鍛造壓延成箔，厚度為5～20μm，作為負(fù)極集流體。
本發(fā)明優(yōu)選的一技術(shù)方案中，所述硅碳負(fù)極材料中，硅含量為0～90％，碳負(fù)極材料選自石墨、石墨烯、碳納米管中的一種或幾種。
本發(fā)明優(yōu)選的一技術(shù)方案中，為避免合金表面氧化，上述步驟(1)、步驟(2)的制備過(guò)程中，均使用氬氣保護(hù)或者在真空中進(jìn)行操作。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明以cu-li合金替代現(xiàn)有鋰電池中常用的純cu作為負(fù)極集流體，再將硅碳負(fù)極材料涂覆于集流體表面。當(dāng)電池放電的時(shí)候，cu-li合金中的li單質(zhì)首先失去電子，從合金中脫出，為負(fù)極提供額外的活性li離子，通過(guò)電解液擴(kuò)散參與到放電過(guò)程中，補(bǔ)充了被sei膜消耗的部分鋰離子。這樣即恢復(fù)了電池的初始容量、提高了電池的充放電效率，同時(shí)又不影響sei膜的形成和固有的作用。且當(dāng)電池放電的時(shí)候，cu-li合金中l(wèi)i的脫出、會(huì)造成合金箔中通孔的產(chǎn)生，為電解液的均勻分布提供了便利，使得li離子濃度分布更均勻，明顯提高電池一致性、和電池循環(huán)壽命。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
圖1為鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠(chǎng)家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。
介紹和概述
本發(fā)明通過(guò)舉例而非給出限制的方式來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)注意的是，在本公開(kāi)文件中所述的“一”或“一種”實(shí)施方式未必是指同一種具體實(shí)施方式，而是指至少有一種。
下文將描述本發(fā)明的各個(gè)方面。然而，對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可根據(jù)本發(fā)明的僅一些或所有方面來(lái)實(shí)施本發(fā)明。為說(shuō)明起見(jiàn)，本文給出具體的編號(hào)、材料和配置，以使人們能夠透徹地理解本發(fā)明。然而，對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明無(wú)需具體的細(xì)節(jié)即可實(shí)施。在其他例子中，為不使本發(fā)明費(fèi)解而省略或簡(jiǎn)化了眾所周知的特征。
將各種操作作為多個(gè)分立的步驟而依次進(jìn)行描述，且以最有助于理解本發(fā)明的方式來(lái)說(shuō)明；然而，不應(yīng)將按次序的描述理解為暗示這些操作必然依賴(lài)于順序。
將根據(jù)典型種類(lèi)的反應(yīng)物來(lái)說(shuō)明各種實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可使用任意數(shù)量的不同種類(lèi)的反應(yīng)物來(lái)實(shí)施，而不只是那些為說(shuō)明目的而在這里給出的反應(yīng)物。此外，也將顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明并不局限于任何特定的混合示例。
實(shí)施例1
(1)按比例稱(chēng)取cu金屬985重量份，取li金屬15重量份。將兩種金屬在1100℃～1300℃下進(jìn)行熔煉，保護(hù)氣氛中，澆成鑄錠，酸洗剝皮后得到清潔表面；再將清潔表面的鑄錠進(jìn)行均勻化處理，將均勻化處理后的鑄錠，高溫鍛造壓延成厚度為20μm的金屬箔，作為負(fù)極集流體。
(2)取1重量份石墨烯(900mah/g)、0.05重量份pvdf、1重量份nmp，混合均勻后，涂于前述的20μm厚、表面積為372cm2的cu-li合金箔表面，干燥后壓制成電池用的負(fù)極極片。
(3)取6重量份正極活性物質(zhì)lifepo4(150mah/g)、0.3重量份導(dǎo)電碳黑、0.2重量份pvdf，加入6.5重量份nmp攪拌混合均勻，在20μm厚的鋁箔上進(jìn)行拉漿，然后干燥，壓制得到正極極片。正極表面密度為17.5mg/cm2，表面積為371.4cm2。
(4)將上述正極極片、負(fù)極極片、和pp隔膜組裝，并注入lipf6濃度為1mol/l的ec：dec＝1：1電解液，得到鋰離子電池。
對(duì)照例
選用純銅金屬箔作為負(fù)極集流體，其他步驟條件同實(shí)施例1制備得到現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子電池。
根據(jù)實(shí)際檢測(cè)，采用對(duì)照例的普通銅箔集流體負(fù)極的電池，充電容量900mah，放電容量?jī)H達(dá)到600mah，即充電過(guò)程中產(chǎn)生的sei膜、化學(xué)副反應(yīng)、枝晶等因素，消耗了300mah、約89mgli離子，這導(dǎo)致了放電容量的降低；
根據(jù)實(shí)施例1的方法得到的鋰離子電池，在首次放電容量超過(guò)890mah，充放電效率超過(guò)98％，大大提高了電池的充放電效率，100％dod循環(huán)1000次后容量無(wú)明顯衰減。電池1000次循環(huán)后，解剖電池，實(shí)際測(cè)量cu-li合金箔集流體重量損失約1.5wt.％，結(jié)構(gòu)變?yōu)榉涓C狀，說(shuō)明cu-li合金箔中l(wèi)i脫出，參與了電池的放電。負(fù)極集流體銅鋰合金重，例如6.53g，則可提供90mg以上li離子，能夠補(bǔ)足首次充電所消耗的活性li離子。
以上所述具體實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)或替換，這些改進(jìn)或替換也應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。