权利要求
1.一种负极活性材料制备方法，其特征在于，包括：
制备纳米级碳纤维;
利用锂带材与所述纳米级碳纤维的热力学自发反应获得锂-锂碳合金箔材;
将金属钛网嵌入所述锂-锂碳合金箔材中，形成具有金属框架的负极活性材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备纳米级碳纤维，包括：
将聚丙烯腈溶液溶解在有机溶液中，形成纺丝溶液;
通过静电纺丝技术将所述纺丝溶液拉伸成纳米级聚丙烯腈纤维;
将所述聚丙烯腈纤维进行分阶段加热处理，得到具有纤维状碳结构的所述纳米级碳纤维。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用锂带材与所述纳米级碳纤维的热力学自发反应获得锂-锂碳合金箔材，包括：
将质量份数为0.5～10份所述锂带材与0.5～10份所述纳米级碳纤维充分混合后，置于稀有气体，350℃的条件下搅拌，使所述锂带材与所述纳米级碳纤维发生热力学自发反应，得到锂-锂碳合金锭;其中，所述锂带材的份数大于所述纳米级碳纤维的份数;
对所述锂-锂碳合金锭进行轧制，得到5～50μm厚度的所述锂-锂碳合金箔材;
所述对锂-锂碳合金锭进行轧制的工艺条件，包括：调节第一轧辊和第二轧辊间的压力为0-10MPa，调节所述第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为0-1000μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将金属钛网嵌入所述锂-锂碳合金箔材中，形成具有金属框架的负极活性材料，包括：
将所述金属钛网与所述锂-锂碳合金箔材进行共轧，使所述金属钛网连续地嵌入所述锂-锂碳合金箔材中，形成所述具有金属框架的负极活性材料;
所述共轧的工艺条件，包括：在露点温度为-60～-30℃的干燥环境下，将相同尺寸的所述钛网和所述锂-锂碳合金箔材堆叠后放入辊压机中进行辊压;调节第一轧辊和第二轧辊间的压力为0-10MPa，调节所述第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为0-1000μm。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述静电纺丝的工艺条件包括：
纺丝温度40～60℃、纺丝时间1～1.5h、正压15～18kV、负压-8～-1kV、接收距离8～20cm、相对湿度40%～60%、推进速度0.8～2.0mL/h。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将聚丙烯腈纤维进行分阶段加热处理，包括：
第一阶段，将所述聚丙烯腈纤维在200℃～300℃温度下进行聚合物链的交联反应，提高所述聚丙烯腈纤维的密度和强度;
第二阶段，在1000℃至2000℃的温度下去除所述聚丙烯腈纤维中的氢原子、氮原子以及氧原子，形成纤维状碳结构;
第三阶段，在惰性气氛中进一步加热至2500℃～3000℃，得到具有高导电性和机械强度的所述纳米级碳纤维。
7.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述钛网由钛纤维构成，所述钛网的厚度为5-50μm、网格边长为5-50μm，所述钛纤维的直径为10-30μm。
8.一种负极活性材料，其特征在于，利用如权利要求1-7任一项所述的方法制备。
9.一种负极片，其特征在于，包括：负极集流体层，以及覆盖在所述负极集流体层表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层使用如权利要求8所述的负极活性材料制备。
10.一种锂电池，其特征在于，包括权利要求9所述的负极片。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及二次电池领域，具体而言，涉及一种负极活性材料、制备方法以及负极片、锂电池。
背景技术
[0002]锂金属具有高达3860mAhg-1的理论容量，且能够获得高超的能量密度，故被认为是取代石墨电极的最佳材料。但使用锂金属作为二次电池的负极的电解质系统存在诸如产生锂枝晶、复合材料综合力学性能差以及不可控的电荷转移等一系列问题。
[0003]申请号CN202211100676.9公开了一种锂金属电池负极复合材料及其制备方法，通过保护层实现了锂离子导通、引导锂在膜层下均匀沉积，并在较长循环中保持完整的膜层结构，实现电池较长的循环寿命。但负极材料本身的机械性能及膨胀力对负极结构的影响没有解决，使得后期负极脱嵌锂时仍有可能导致负极结构被破坏，进一步造成锂沉积不均匀，从而影响锂电池的电性能。
[0004]因此，需要从多个方面进行改进以解决上述技术问题，从而提高锂电池电芯的循环及倍率性能。
发明内容
[0005]本发明的目的在于提供一种负极活性材料、制备方法以及负极片、锂电池，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：
[0006]根据本发明公开的具体实施方式，本发明第一方面提供了一种负极活性材料制备方法，包括：制备纳米级碳纤维;
[0007]利用锂带材与所述纳米级碳纤维的热力学自发反应获得锂-锂碳合金箔材;
[0008]将金属钛网嵌入所述锂-锂碳合金箔材中，形成具有金属框架的负极活性材料。
[0009]优选地，制备纳米级碳纤维，包括：
[0010]将聚丙烯腈溶液溶解在有机溶液中，形成纺丝溶液;
[0011]通过静电纺丝技术将所述纺丝溶液拉伸成纳米级聚丙烯腈纤维;
[0012]将所述聚丙烯腈纤维进行分阶段加热处理，得到具有纤维状碳结构的所述纳米级碳纤维。
[0013]优选地，利用锂带材与所述纳米级碳纤维的热力学自发反应获得锂-锂碳合金箔材，包括：
[0014]将质量份数为0.5～10份所述锂带材与0.5～10份所述纳米级碳纤维充分混合后，置于稀有气体，350℃的条件下强烈搅拌，使所述锂带材与所述纳米级碳纤维发生热力学自发反应，得到锂-锂碳合金锭;其中，所述锂带材的份数大于所述纳米级碳纤维的份数;
[0015]对所述锂-锂碳合金锭进行轧制，得到5～50μm厚度的所述锂-锂碳合金箔材;
[0016]对锂-锂碳合金锭进行轧制的工艺条件，包括：调节第一轧辊和第二轧辊间的压力为0-10MPa，调节所述第一轧辊和第二轧辊的间距为0-1000μm。
[0017]优选地，将金属钛网嵌入所述锂-锂碳合金箔材中，形成具有金属框架的负极活性材料，包括：
[0018]将所述金属钛网与所述锂-锂碳合金箔材进行共轧，使所述金属钛网连续地嵌入所述锂-锂碳合金箔材中，形成所述具有金属框架的负极活性材料;
[0019]所述共轧的工艺条件，包括：在露点温度为-60～-30℃的干燥环境下，将相同尺寸的所述钛网和所述锂-锂碳合金箔材堆叠后放入辊压机中进行辊压;调节第一轧辊和第二轧辊间的压力为0-10MPa，调节所述第一轧辊和第二轧辊的间距为0-1000μm。
[0020]优选地，静电纺丝的工艺条件包括：
[0021]纺丝温度40～60℃、纺丝时间1～1.5h、正压15～18kV、负压-8～-1kV、接收距离8～20cm、相对湿度40%～60%、推进速度0.8～2.0mL/h。
[0022]优选地，将聚丙烯腈纤维进行分阶段加热处理，包括：
[0023]第一阶段，将所述聚丙烯腈纤维在200℃～300℃温度下进行聚合物链的交联反应，提高所述聚丙烯腈纤维的密度和强度;
[0024]第二阶段，在1000℃至2000℃的温度下去除所述聚丙烯腈纤维中的氢原子、氮原子以及氧原子，形成纤维状碳结构;
[0025]第三阶段，在惰性气氛中进一步加热至2500℃～3000℃，得到具有高导电性和机械强度的所述纳米级碳纤维。
[0026]优选地，钛网由钛纤维构成，所述钛网的厚度为5-50μm、网格边长为5-50μm，所述钛纤维的直径为10-30μm。
[0027]根据本发明公开的具体实施方式，本发明第二方面公开提供一种负极活性材料，由上述方法制备。
[0028]根据本发明公开的具体实施方式，本发明第三方面公开提供一种负极片，包括：负极集流体层，以及覆盖在所述负极集流体层表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层使用上述的负极活性材料制备。
[0029]根据本发明公开的具体实施方式，本发明第四方面公开提供一种锂电池，包括上述方法制备的负极片。
[0030]本发明公开的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：
[0031]本发明通过制备纳米级碳纤维，在与锂带材发生热力学自发反应时得到能够嵌入金属钛网的锂-锂碳合金箔材，形成具有金属骨架的负极活性材料。该负极活性材料为具有枝干型层级骨架的复合材料，该结构能够提升结构稳定性以及复合材料的综合力学性能。
附图说明
[0032]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明公开的实施例，并与说明书一起用于解释本发明公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明公开的一些实施例，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。在附图中：
[0033]图1为本发明第一实施方式提供的负极活性材料制备方法的流程图;
[0034]图2为本发明第一实施方式提供的纳米级碳纤维的电镜示意图;
[0035]图3为本发明第一实施方式提供的负极活性材料的电镜示意图;
[0036]图4为本发明第三实施方式提供的负极片的复合层状结构示意图;
[0037]图5为本发明第四实施方式提供的锂电池电芯内部单层结构的示意图。
具体实施方式
[0040]为了使本发明公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明公开的保护范围。
[0041]还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0042]下面结合附图1-图5详细说明本发明的可选实施方式。
[0043]锂电池在充放电循环过程中，锂金属在电极界面的不均匀沉积会生成锂枝晶，为了防止锂枝晶的无限生长刺穿电池隔膜，使电池短路产生安全隐患，需要引导金属锂均匀沉积，降低锂枝晶产生的概率。因此本发明第一实施方式提供了一种负极活性材料制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0044]步骤S1、制备纳米级碳纤维;
[0045]步骤S2、利用锂带材与所述纳米级碳纤维的热力学自发反应获得锂-锂碳合金箔材;
[0046]步骤S3、将金属钛网嵌入所述锂-锂碳合金箔材中，形成具有金属骨框架的负极活性材料。
[0047]本发明通过制备纳米级碳纤维，在与锂带材发生热力学自发反应时得到能够嵌入金属钛网的锂-锂碳合金箔材，形成具有金属骨架的负极活性材料。该负极活性材料具有枝干型层级的框架结构，不仅能抑制循环过程中锂枝晶的生长，还能够增加锂合金箔材的结构稳定性和机械强度。
[0048]本实施方式中，通过以下步骤制备纳米级碳纤维。
[0049]步骤S11、将聚丙烯腈溶液溶解在有机溶液中，形成纺丝溶液;
[0050]步骤S12、通过静电纺丝技术将所述纺丝溶液拉伸成纳米级聚丙烯腈纤维;
[0051]步骤S13、将所述聚丙烯腈纤维进行分阶段加热处理，得到具有纤维状碳结构的所述纳米级碳纤维。
[0052]具体的，步骤S11将纯化的丙烯腈与共聚单体进行反应，制备出聚丙烯腈溶液。其中，共聚单体可以为聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚已内酯(PCL)、聚乙烯醇(PVA)等。
[0053]将制备的聚丙烯腈溶液溶解在具有强溶解能力及较高介电常数，如N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亚砜(DMSO)、丙酮等溶剂中，形成均匀的纺丝溶液。
[0054]通过步骤S12静电纺丝技术将放肆溶液喷射成纤维，在静电场的作用下，纺丝溶液细流被拉伸成纳米级聚丙烯腈纤维。其中，静电纺丝的工艺条件包括：
[0055]纺丝温度40～60℃、纺丝时间1～1.5h、正压15～18kV、负压-8～-1kV、接收距离8～20cm、相对湿度40%～60%、推进速度0.8～2.0mL/h。
[0056]步骤S13中聚丙烯腈纤维的分阶段加热处理包括以下三个阶段：
[0057]第一阶段，将所述聚丙烯腈纤维放入氧化炉中，在200℃～300℃温度下空气中的氧气分子与聚丙烯腈纤维结合进行聚合物链的交联反应，交联反应时间控制在5～48小时内，通过氧化来提高聚丙烯腈纤维的密度和强度。
[0058]第二阶段，在1000℃至2000℃的温度下去除聚丙烯腈纤维中的氢原子、氮原子以及氧原子，形成纤维状碳结构。
[0059]本阶段中，通过去除杂质元素获得较为纯净的纳米级碳纤维，避免后续工序中出现孔隙，影响负极厚度及机械性能。同时纤维状碳结构有利于提升导电性，能够加速锂在负极内部的迁移，避免放电过程负极内锂离子迁移速度不及负极表面锂离子脱出速度导致的固态电解质存在与负极间的间隙问题，从而减少空洞。
[0060]第三阶段，将纳米级碳纤维在惰性气氛中进一步加热至2500℃～3000℃进行石墨化处理，得到具有高导电性和机械强度的纳米级碳纤维。
[0061]还可以进一步对纳米级碳纤维进行包括水洗、烘干等步骤的表面处理和上浆处理，以改善其表面性能和加工性能、增加纤维的柔韧性和抗拉强度。
[0062]本实施方式中，通过上述方法制备的纳米级碳纤维，具有较好的机械性能，为后续制备锂-锂碳合金提供锂的传输载体和机械框架，在镶嵌钛网时保证了合金骨架的稳定性。
[0063]步骤S2、利用锂带材与纳米级碳纤维的热力学自发反应获得锂-锂碳合金箔材包括：
[0064]步骤21、将0.5～10份、纯度为99.9%的锂带材与0.5～10份的纳米级碳纤维后，置于氩气保护下，350℃的条件下搅拌，充分混合反应，在坩埚中固化形成锂-锂碳合金锭。其中，所述锂带材的份数大于所述纳米级碳纤维的份数。
[0065]本步骤中，因锂嵌入碳纤维中的反应具有负的吉布斯自由能(-10.59kJ/mol)，所以锂和碳纤维之间的原位相互作用形成LiC6是一个热力学自发的过程。在锂原子嵌入碳纤维后，由于电子从锂转移到碳，使得碳原子的负性增加，从而增强了碳骨架与锂离子之间的结合力。这种增强的结合力，尤其是在重复的锂镀/剥离循环中有助于提高锂沉积的均匀性和稳定性。
[0066]另一方面，LiC6界面层的形成增强了Li与碳框架之间的结合力，使LiC6具有亲锂特性，通过充当缓冲层来增强电极和电解质之间的结合力，降低锂成核的过电位并促进锂的均匀沉积。同时，形成的LiC6界面层可以有效地缓解体积膨胀，抑制锂沉积物的树枝状和粉末状形态，从而提高复合阳极的稳定性。
[0067]进一步的，通过加入过量的锂在后续的循环中提供更多的锂源，提升循环圈数。
[0068]因此，本实施例中，通过调控锂与纳米级碳纤维的掺杂比例，增加电子通路，提高锂沉积均匀性，避免脱锂时锂空洞问题。
[0069]步骤S22、对锂-锂碳合金锭进行轧制。
[0070]在轧制的过程中，通过将轧制设备的第一轧辊和第二轧辊间的压力调节在0-10MPA，调节第一轧辊和第二轧辊间的间距在0-1000μm之间，得到厚度为5～50μm的锂-锂碳合金箔材，如图2所示，用于嵌入金属钛网。
[0071]步骤S3、将所述金属钛网与所述锂-锂碳合金箔材进行共轧，使所述金属钛网连续地嵌入所述锂-锂碳合金箔材中，形成所述具有金属框架的负极活性材料。
[0072]钛网是由钛合金材料制成的网状结构，钛纤维具有超细的直径使得钛网能够具有更小的网格结构，可以精细化加工后植入人体，主要应用于医疗领域。
[0073]本实施例中，如图3所示，将直径为20μm的超细钛纤维编织成具有一定网格边长、厚度的钛网，且钛网表面平整无凹凸，有利于锂的均匀沉积。在露点温度-60～-30℃的干燥环境下，将相同尺寸的一层钛网与步骤S2中合成的锂-锂碳合金箔材一起通过辊压机进行共扎，将辊压机的压辊间隙调整为0-1000μm，且钛纤维直径越大，辊压间隙越大;调节第一轧辊和第二轧辊间的压力在0-10Mpa，且钛网的厚度越大、压力越小，将钛网连续地嵌入到锂-锂碳合金箔材中，使钛网和锂-锂碳合金箔材紧密结合，形成锂-锂碳-钛复合箔材的负极活性材料。
[0074]本发明的负极活性材料通过利用碳纤维及钛网的亲锂差异，诱导锂在网格内实现定向沉积，增加了锂的通路、增强了锂的扩散，进一步降低负极与电解质层间隙，减缓锂枝晶的析出。
[0075]同时，锂-锂碳-钛网形成枝干型层级骨架，能够提升骨架结构稳定性和复合材料综合力学性能。
[0076]本发明第二实施方式提供了一种负极活性材料，根据上述方法制备，作为制作锂电池负极的材料。
[0077]本发明第三实施方式提供了一种负极片，包括：负极集流体层，以及覆盖在所述负极集流体层表面的负极活性物质层4，负极活性物质层由负极活性材料制得，故形成如图4所示的具有铜集流体5、锂-锂碳合金层以及钛网三层的复合结构。
[0078]本发明第四实施方式提供了一种锂电池，如图5所示，锂电池电芯依次包括：铝集流体1、正极材料2、隔膜3、负极活性物质层4以及铜集流体5。
[0079]锂电池中铜箔是最常见的负极集流体，在初始充放电过程中，锂金属在铜箔表面沉积，沉积处电荷密度增加，进一步诱导锂金属在凸起尖端处快速生长形成锂枝晶。均匀的锂负极沉积基底能够促使电流密度的均匀化，有效降低局部电流密度，在一定程度上可以缓解锂枝晶的生长，然而，这种理想的沉积状态很难在长程循环过程中维持。因此，为了抑制或缓解锂枝晶的生成，使用本发明的负极活性材料作为负极活性物质层，通过压延引入了一层钛网，将锂-锂碳合金材料夹在铜集流体与钛网中间形成三明治结构，利用网格构建物理边界形成微区电极，从而抑制锂沿局部热点过度溶解形成大坑洞。
[0080]下面通过对比实验对本发明提供的负极活性材料通过抑制锂枝晶，解决固态电解质可能存在的与负极间的间隙问题，从而提升锂金属电池的循环性能进行说明。
[0081]本实施例中，提供的用于制备软包全电池的正极材料为镍钴锰三元正极材料，分子表达式为Ni0.8Co0.1Mn0.1(NCM811)，配方为NCM811：SP：PVDF=96%：1.5%：2.5%;隔膜采用9μm PE基膜两面涂覆2μm Al2O3陶瓷层;用于制备软包全电池的电解液体系为EC/DMC/EMC，所有操作均在露点(-30℃)环境下进行。
[0082]对比例1：
[0083]本对比例为石墨负极锂电池，采用以下步骤制备：
[0084](1)制作锂离子电池NCM811正极，其中，锂离子电池正极包括正极集流体，以及覆盖在正极集流体表面的活性物质层;
[0085](2)制作锂离子电池石墨负极，其中，锂离子电池负极包括负极集流体，以及覆盖在负极集流体表面的活性物质层;
[0086](3)锂电池制作：将步骤(1)和步骤(2)中得到的正极、负极与隔膜组装成电池进行测试。
[0087]实施例1：
[0088]本实施例为使用负极活性材料的锂电池，采用以下步骤制备：
[0089](1)制作锂离子电池的正极，其中，锂离子电池正极层包括正极集流体层，以及覆盖在正极集流体层表面的正极活性物质层;
[0090]其中，制备活性物质层的材料包括：NCM811分子式为Ni0.8Co0.1Mn0.1、聚偏氟乙烯和导电剂，比例为96%：1.5%：2.5%。
[0091](2)制备锂离子电池负极活性材料，将质量比为9:1的锂带材和纳米级碳纤维置于氩气保护下，混合加热至350℃下发生热力学自发反应，得到锂-锂碳合金锭;
[0092]设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对锂-锂碳合金锭进行轧制，得到大小为55mm×60mm、厚度为15μm的锂-锂碳合金箔材;
[0093]在露点温度为-30℃的干燥环境下，设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对金属钛网与锂-锂碳合金箔材进行共轧。
[0094]得到具有金属框架的厚度为40μm的负极活性材料;其中，钛网的网格边长为20μm、钛网的厚度为30μm、钛网直径为20μm。
[0095](3)制作锂离子电池负极，其中，锂离子电池负极层包括负极集流体层，以及覆盖在负极集流体层表面的负极活性材料层;
[0096](4)将隔膜、正极、负极组装成电池进行测试。
[0097]实施例2：
[0098]本实施例为使用负极活性材料的锂电池，采用以下步骤制备：
[0099](1)制作锂离子电池NCM811正极，其中，锂离子电池正极层包括正极集流体层，以及覆盖在正极集流体层表面的正极活性物质层;
[0100](2)制备锂离子电池负极活性材料，将质量比为锂带材：纳米级碳纤维=4:1置于氩气保护下，混合加热至350℃下发生热力学自发反应，得到锂-锂碳合金锭;
[0101]设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对锂-锂碳合金锭进行轧制，得到大小为55mm×60mm、厚度为15μm的锂-锂碳合金箔材;
[0102]在露点温度为-30℃的干燥环境下，设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对金属钛网与锂-锂碳合金箔材进行共轧。
[0103]得到具有金属框架的厚度为40μm的负极活性材料;其中，钛网的网格边长为20μm、钛网的厚度为30μm、钛网直径为20μm。
[0104](3)制作锂离子电池负极层，其中，锂离子电池负极层包括负极集流体层，以及覆盖在负极集流体层表面的负极活性物质层;
[0105](4)隔膜、正极层、负极层组装成电池进行测试。
[0106]实施例3：
[0107]本实施例为使用负极活性材料的锂电池，采用以下步骤制备：
[0108](1)制作锂离子电池NCM811正极，其中，锂离子电池正极层包括正极集流体层，以及覆盖在正极集流体层表面的正极活性物质层;
[0109](2)制备锂离子电池负极活性材料，将质量比为锂带材：纳米级碳纤维=1:1置于氩气保护下，混合加热至350℃下发生热力学自发反应，得到锂-锂碳合金锭;
[0110]设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对锂-锂碳合金锭进行轧制，得到大小为55mm×60mm、厚度为15μm的锂-锂碳合金箔材;
[0111]在露点温度为-30℃的干燥环境下，设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对金属钛网与锂-锂碳合金箔材进行共轧。
[0112]得到具有金属框架的厚度为40μm的负极活性材料;其中，钛网的网格边长为20μm、钛网的厚度为30μm、钛网直径为20μm。
[0113](3)制作锂离子电池负极层，其中，锂离子电池负极层包括负极集流体层，以及覆盖在负极集流体层表面的负极活性物质层;
[0114](4)隔膜、正极层、负极层组装成电池进行测试。
[0115]实施例4：
[0116]本实施例为使用负极活性材料的锂电池，采用以下步骤制备：
[0117](1)制作锂离子电池NCM811正极，其中，锂离子电池正极层包括正极集流体层，以及覆盖在正极集流体层表面的正极活性物质层;
[0118](2)制备锂离子电池负极活性材料，将质量比为锂带材：纳米级碳纤维=9:1置于氩气保护下，混合加热至350℃下发生热力学自发反应，得到锂-锂碳合金锭;
[0119]设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对锂-锂碳合金锭进行轧制，得到大小为55mm×60mm、厚度为15μm的锂-锂碳合金箔材;
[0120]在露点温度为-30℃的干燥环境下，设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对金属钛网与锂-锂碳合金箔材进行共轧。
[0121]得到具有金属框架的厚度为60μm的负极活性材料;其中，钛网的网格边长为20μm、钛网的厚度为50μm、钛网直径为20μm;
[0122](3)制作锂离子电池负极层，其中，锂离子电池负极层包括负极集流体层，以及覆盖在负极集流体层表面的负极活性物质层;
[0123](4)隔膜、正极层、负极层组装成电池进行测试。
[0124]实施例5：
[0125]本实施例为使用负极活性材料的锂电池，采用以下步骤制备：
[0126](1)制作锂离子电池NCM811正极，其中，锂离子电池正极层包括正极集流体层，以及覆盖在正极集流体层表面的正极活性物质层;
[0127](2)制备锂离子电池负极活性材料，将质量比为锂带材：纳米级碳纤维=9:1置于氩气保护下，混合加热至350℃下发生热力学自发反应，得到锂-锂碳合金锭;
[0128]设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对锂-锂碳合金锭进行轧制，得到大小为55mm×60mm、厚度为15μm的锂-锂碳合金箔材;
[0129]在露点温度为-30℃的干燥环境下，设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对金属钛网与锂-锂碳合金箔材进行共轧。
[0130]得到具有金属框架的厚度为110μm的负极活性材料;其中，钛网的网格边长为20μm、钛网的厚度为100μm、钛网直径为20μm;
[0131](3)制作锂离子电池负极层，其中，锂离子电池负极层包括负极集流体层，以及覆盖在负极集流体层表面的负极活性物质层;
[0132](4)将隔膜、正极层、负极层组装成电池进行测试。
[0133]实施例6：
[0134]本实施例为使用负极活性材料的锂电池，采用以下步骤制备：
[0135](1)制作锂离子电池NCM811正极，其中，锂离子电池正极层包括正极集流体层，以及覆盖在正极集流体层表面的正极活性物质层;
[0136](2)制备锂离子电池负极活性材料，将质量比为锂带材：纳米级碳纤维=9:1置于氩气保护下，混合加热至350℃下发生热力学自发反应，得到锂-锂碳合金锭;
[0137]设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对锂-锂碳合金锭进行轧制，得到大小为55mm×60mm、厚度为15μm的锂-锂碳合金箔材;
[0138]在露点温度为-30℃的干燥环境下，设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对金属钛网与锂-锂碳合金箔材进行共轧。
[0139]得到具有金属框架的厚度为40μm的负极活性材料;其中，钛网的网格边长为30μm、钛网的厚度为30μm、钛网直径为20μm;
[0140](3)制作锂离子电池负极层，其中，锂离子电池负极层包括负极集流体层，以及覆盖在负极集流体层表面的负极活性物质层;
[0141](4)将隔膜、正极层、负极层组装成电池进行测试。
[0142]实施例7：
[0143]本实施例为使用负极活性材料的锂电池，采用以下步骤制备：
[0144](1)制作锂离子电池NCM811正极，其中，锂离子电池正极层包括正极集流体层，以及覆盖在正极集流体层表面的正极活性物质层;
[0145](2)制备锂离子电池负极活性材料，将质量比为锂带材：纳米级碳纤维=9:1置于氩气保护下，混合加热至350℃下发生热力学自发反应，得到锂-锂碳合金锭;
[0146]设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对锂-锂碳合金锭进行轧制，得到大小为55mm×60mm、厚度为15μm的锂-锂碳合金箔材;
[0147]在露点温度为-30℃的干燥环境下，设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对金属钛网与锂-锂碳合金箔材进行共轧。
[0148]得到具有金属框架的厚度为40μm的负极活性材料;其中，钛网的网格边长为50μm、钛网的厚度为30μm、钛网直径为20μm;
[0149](3)制作锂离子电池负极层，其中，锂离子电池负极层包括负极集流体层，以及覆盖在负极集流体层表面的负极活性物质层;
[0150](4)将隔膜、正极层、负极层组装成电池进行测试。
[0151]实施例8：
[0152]本实施例为使用负极活性材料的锂电池，采用以下步骤制备：
[0153](1)制作锂离子电池NCM811正极，其中，锂离子电池正极层包括正极集流体层，以及覆盖在正极集流体层表面的正极活性物质层;
[0154](2)制备锂离子电池负极活性材料，将质量比为锂带材：纳米级碳纤维=9:1置于氩气保护下，混合加热至350℃下发生热力学自发反应，得到锂-锂碳合金锭;
[0155]设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对锂-锂碳合金锭进行轧制，得到大小为55mm×60mm、厚度为15μm的锂-锂碳合金箔材;
[0156]在露点温度为-30℃的干燥环境下，设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对金属钛网与锂-锂碳合金箔材进行共轧。
[0157]得到具有金属框架的厚度为40μm的负极活性材料;其中，钛网的网格边长为20μm、钛网的厚度为30μm、钛网直径为30μm;
[0158](3)制作锂离子电池负极层，其中，锂离子电池负极层包括负极集流体层，以及覆盖在负极集流体层表面的负极活性物质层;
[0159](4)将隔膜、正极层、负极层组装成电池进行测试。
[0160]实施例9：
[0161]本实施例为使用负极活性材料的锂电池，采用以下步骤制备：
[0162](1)制作锂离子电池NCM811正极，其中，锂离子电池正极层包括正极集流体层，以及覆盖在正极集流体层表面的正极活性物质层;
[0163](2)制备锂离子电池负极活性材料，将质量比为锂带材：纳米级碳纤维=9:1置于氩气保护下，混合加热至350℃下发生热力学自发反应，得到锂-锂碳合金锭;
[0164]设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对锂-锂碳合金锭进行轧制，得到大小为55mm×60mm、厚度为15μm的锂-锂碳合金箔材;
[0165]在露点温度为-30℃的干燥环境下，设置轧辊压力为6MPa、第一轧辊和第二轧辊的辊压间隙为40μm，对金属钛网与锂-锂碳合金箔材进行共轧。
[0166]得到具有金属框架的厚度为40μm的负极活性材料;其中，钛网的网格边长为20μm、钛网的厚度为30μm、钛网直径为50μm;
[0167](3)制作锂离子电池负极层，其中，锂离子电池负极层包括负极集流体层，以及覆盖在负极集流体层表面的负极活性物质层;
[0168](4)将隔膜、正极层、负极层组装成电池进行测试。
[0169]将对比例1、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7、实施例8、实施例9得到的锂电池进行测试的数据对比，具体数据情况汇总如表1所示。
[0170]表1对比例与实施例电池测试数据对比
[0171]
[0172]
[0173]1、通过表1中，对比例1与实施例2～9的数据对比可以看出：
[0174](1)实施例中的电池，容量无明显提升，但首效明显提升，说明负极活性材料对提升首效有明显优势。
[0175](2)实施例中的电池，0.5C循环和2C倍率容量保持率也明显提升，说明负极活性材料对循环和倍率性能有提升。
[0176]2、通过表1中，实施例1与实施例2～3的数据对比可以看出：
[0177](1)实施例1的首次库伦效率和循环倍率性能均明显高于实施例2～3，这说明锂和纳米级碳纤维质量比值为9:1时的性能要优于4:1和1:1。
[0178]3、通过表1中，实施例1与实施例4～5的数据对比可以看出：
[0179](2)实施例1的首次库伦效率和循环倍率性能均明显高于实施例4～5，这说明钛网厚度为30μm时的性能要优于50μm和100μm。
[0180]4、通过表1中，实施例1与实施例6～7的数据对比可以看出：
[0181](3)实施例1的首次库伦效率和循环倍率性能均明显高于实施例6～7，这说明钛网网格边长为20μm时的性能要优于30μm和50μm。
[0182]5、通过表1中，实施例1与实施例8～9的数据对比可以看出：
[0183](4)实施例1的首次库伦效率和循环倍率性能均明显高于实施例8～9，这说明钛网纤维直径为20μm时的性能要优于30μm和50μm。
[0184]最后应说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0185]以上实施例仅用以说明本发明公开的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明公开各实施例技术方案的精神和范围。
说明书附图(5)
