本技術(shù)涉及電池領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種鋰離子電池及其制備方法、用電裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲能電源系統(tǒng)，以及電動工具、電動自行車、電動摩托車、電動汽車、軍事裝備、航空航天等多個領(lǐng)域，從而得到了極大的發(fā)展。

2、鋰枝晶是影響鋰離子電池性能的因素之一。鋰枝晶的生長會導(dǎo)致電池庫倫效率降低、循環(huán)性能變差，嚴重時刺破隔膜導(dǎo)致電池短路。因此，如何抑制鋰枝晶的生長是一項亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)是鑒于上述技術(shù)問題而進行的，其目的在于，提供一種鋰離子電池及其制備方法、用電裝置。該鋰離子電池具有經(jīng)設(shè)計的負極極片和電解液，能夠有效改善電池循環(huán)過程中析鋰的情況，從而抑制鋰枝晶。

2、第一方面，提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括：負極極片，所述負極極片的負極活性材料層包括親鋰金屬；電解液，所述電解液包括金屬離子，所述金屬離子的還原電位高于鋰離子的還原電位。

3、應(yīng)理解，親鋰金屬為能夠與鋰形成合金的金屬單質(zhì)。

4、本技術(shù)的實施例中，鋰離子電池的負極極片中有親鋰金屬，電解液中有金屬離子。其中，親鋰金屬能夠在負極出現(xiàn)析鋰時與鋰形成鋰-金屬合金，金屬離子對應(yīng)的金屬的還原電位高于鋰的還原電位，在負極析鋰時金屬離子能夠被鋰還原成金屬單質(zhì)，消耗析出的鋰。由此，通過含有親鋰金屬的負極極片和含有金屬離子的電解液，能夠有效改善鋰離子電池循環(huán)過程中的析鋰問題，從而抑制鋰枝晶的產(chǎn)生和/或生長。并且，通過親鋰金屬和金屬離子的共同作用，能夠在鋰離子電池的長循環(huán)過程中實現(xiàn)對鋰枝晶的持續(xù)抑制，由此，幫助提高鋰離子電池的循環(huán)性能和使用壽命。

5、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述親鋰金屬位于所述負極活性材料層的靠近所述電解液的表面。

6、析鋰通常發(fā)生在負極活性材料層的表面。本技術(shù)的實施例，通過在負極活性材料層靠近電解液的表面設(shè)置親鋰金屬，有助于在負極發(fā)生析鋰時及時消耗析出的鋰，從而更有效地改善析鋰，抑制鋰枝晶。

7、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述親鋰金屬包括mg、sn、ag、al、in、zn、ca、sr、ba、sc、y、rh、ir、pd、pt、au、cd、ga、ge、pb、sb、bi中的至少一種。

8、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述親鋰金屬在所述負極極片中的含量w1滿足：100ppm≤w1≤1000ppm。

9、親鋰金屬在負極極片中的含量對鋰枝晶的抑制效果、電池的阻抗均有影響。本技術(shù)的實施例中，通過控制親鋰金屬的含量在合適的范圍內(nèi)，有助于在抑制鋰枝晶的同時，改善鋰離子電池的阻抗。

10、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述親鋰金屬包括單原子和/或顆粒，所述顆粒的尺寸d滿足：0nm＜d≤3nm。

11、在負極活性材料層中含有親鋰金屬的情況下，親鋰金屬對形成于負極活性材料層表面的sei膜的理化性質(zhì)有一定的影響。本技術(shù)的實施例中，通過控制親鋰金屬的顆粒粒徑在合適的范圍內(nèi)，能夠降低sei膜無法絕緣導(dǎo)致鋰離子電池自放電過大的可能性，從而幫助提升鋰離子電池的使用壽命。

12、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述負極極片的sei膜包括所述親鋰金屬的氟化物、碳酸鹽中的至少一種。

13、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述金屬離子包括mg2+、sn4+、ag+、al3+、in3+、zn2+、ca2+、sr2+、ba2+、sc+、y3+、rh3+、ir3+、pd3+、pt3+、au2+、cd2+、ga3+、ge4+、pb4+、sb3+、bi3+中的至少一種。

14、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述金屬離子在所述電解液中的含量w2滿足：500ppm≤w2≤50000ppm；可選地，2000ppm≤w2≤20000ppm。

15、電解液中金屬離子的含量對鋰枝晶的抑制效果以及電解液的阻抗均有影響。本技術(shù)的實施例中，通過控制電解液中金屬離子的含量在合適的范圍內(nèi)，有助于在抑制鋰枝晶的同時，改善鋰離子電池的阻抗。

16、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述電解液包括無機鹽，所述無機鹽包括所述金屬離子和陰離子；所述陰離子包括醋酸根、硝酸根、六氟磷酸根、高氯酸根、雙三氟甲磺酰亞胺陰離子中的至少一種。

17、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述親鋰金屬通過化學(xué)反應(yīng)獲得。

18、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述化學(xué)反應(yīng)包括原子層沉積、液相沉積、固相沉積。

19、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述親鋰金屬通過電化學(xué)反應(yīng)獲得。

20、第二方面，提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括：負極極片，所述負極極片的負極活性材料層包括鋰-金屬合金；電解液，所述電解液包括金屬離子，所述金屬離子還原電位高于鋰離子的還原電位。

21、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述負極活性材料層包括親鋰金屬，所述鋰-金屬合金包括由鋰與所述親鋰金屬形成的合金。

22、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述鋰-金屬合金還包括由鋰與所述金屬離子被還原得到的金屬形成的合金。

23、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述鋰-金屬合金位于所述負極活性材料層的靠近所述電解液的表面。

24、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述親鋰金屬在所述負極極片中的含量w3滿足：100ppm≤w3≤3000ppm。

25、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述鋰-金屬合金中的金屬包括mg、sn、ag、al、in、zn、ca、sr、ba、sc、y、rh、ir、pd、pt、au、cd、ga、ge、pb、sb、bi中的至少一種。

26、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述金屬離子包括mg2+、sn4+、ag+、al3+、in3+、zn2+、ca2+、sr2+、ba2+、sc+、y3+、rh3+、ir3+、pd3+、pt3+、au2+、cd2+、ga3+、ge4+、pb4+、sb3+、bi3+中的至少一種。

27、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述金屬離子在所述電解液中的含量w4滿足：100ppm≤w4≤48000ppm；可選地，300ppm≤w4≤19000ppm。

28、第三方面，提供一種鋰離子電池的制備方法，所述方法包括：在負極極片的負極活性材料層中制備親鋰金屬；在電解液中加入金屬離子，所述金屬離子的還原電位高于鋰離子的還原電位；將所述負極極片、所述電解液組裝成所述鋰離子電池。

29、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述在所述負極極片的負極活性材料層中制備親鋰金屬包括：在所述負極活性材料層靠近所述電解液的表面制備所述親鋰金屬。

30、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述在所述負極極片的負極活性材料層中制備親鋰金屬包括：通過化學(xué)反應(yīng)制備所述親鋰金屬。

31、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述化學(xué)反應(yīng)包括原子層沉積、液相沉積、固相沉積。

32、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述在所述負極極片的負極活性材料層中制備親鋰金屬包括：通過電化學(xué)反應(yīng)制備所述親鋰金屬。

33、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述電化學(xué)反應(yīng)包括：在所述金屬離子的還原電位下還原所述金屬離子，以獲得所述親鋰金屬。

34、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述負極極片的sei膜包括所述親鋰金屬的氟化物、碳酸鹽中的至少一種。

35、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述在電解液中加入金屬離子包括：在所述電解液中加入無機鹽，所述無機鹽包括所述金屬離子和陰離子，所述陰離子包括醋酸根、硝酸根、六氟磷酸根、高氯酸根、雙三氟甲磺酰亞胺陰離子中的至少一種。

36、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述親鋰金屬包括mg、sn、ag、al、in、zn、ca、sr、ba、sc、y、rh、ir、pd、pt、au、cd、ga、ge、pb、sb、bi中的至少一種。

37、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述金屬離子包括mg2+、sn4+、ag+、al3+、in3+、zn2+、ca2+、sr2+、ba2+、sc+、y3+、rh3+、ir3+、pd3+、pt3+、au2+、cd2+、ga3+、ge4+、pb4+、sb3+、bi3+中的至少一種。

38、第四方面，提供一種用電裝置，所述用電裝置包括第一方面任一可能的實現(xiàn)方式中的鋰離子電池、第二方面任一可能的實現(xiàn)方式中的鋰離子電池以及第三方面任一可能的實現(xiàn)方式中的方法制備得到的鋰離子電池中的至少一種。