(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111585437.2 (22)申请日 2021.12.23 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113957309 A (43)申请公布日 2022.01.21 (73)专利权人 北京理工大 学深圳汽车研究院 （电动车辆国家工程实验室深圳 研究院） 地址 518000 广东省深圳市坪 山区坪山街 道坪山大道2007号创新广场A座19层 (72)发明人 陈海伟　王文伟　焦筱娟　朱盟　 赵文翔　 (74)专利代理 机构 深圳鼎合诚知识产权代理有 限公司 4 4281 代理人 周建军　彭家恩(51)Int.Cl. C22C 24/00(2006.01) C22C 32/00(2006.01) C22C 1/02(2006.01) C23C 26/02(2006.01) H01M 4/134(2010.01) H01M 4/1395(2010.01) H01M 4/38(2006.01) H01M 4/40(2006.01) H01M 4/46(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (56)对比文件 CN 113506872 A,2021.10.15 CN 113493887 A,2021.10.12 CN 104907498 A,2015.09.16 CN 106086703 A,2016.1 1.09 审查员 龚道良 (54)发明名称 一种合金及其电极与电池 (57)摘要 一种合金及其电极与电池， 该合金含有锂、 锡、 X、 氮元素， 所述X选自铝、 硼、 硅、 镁中的至少 一种。 该合金可用于制备电池的负极， 附着至金 属基底， 显著提升电池的循环性能和界面稳定 性。 权利要求书1页 说明书7页 附图6页 CN 113957309 B 2022.04.22 CN 113957309 B 1.一种合金， 其特征在于， 所述合金是由锂、 锡、 氮化物组成的混合物制备得到， 所述氮 化物选自氮 化铝、 氮化硼、 氮化硅、 氮化镁中的至少一种， 所述混合物中， 含有如下质量百分 比的组分： 90~99% 锂、 0.5~9.5%锡、 0.5~9.5% 氮化物。 2.如权利要求1所述的合金， 其特征在于， 所述混合物中， 含有如下质量百分比的组分： 95~96% 锂、 2.5~3% 锡、 1~2.5% 氮化物； 所述氮化物选自氮化铝、 氮化硼、 氮化硅、 氮化镁中的任意 一种； 所述合金是由锂、 锡、 氮化物组成的混合物熔融制得； 熔融温度为20 0~300℃； 将锂、 锡、 氮化物组成的混合物加热至熔融温度后， 在熔融温度下保持30~60min， 得到 混合均匀的熔融态合金； 对锂、 锡、 氮化物进行加热时， 升温速率 为5~30℃/min； 得到混合均匀的熔融态合金后， 冷却至室温， 得到所述 合金。 3.含有如权利要求1~2任意一项所述 合金的电极。 4.如权利要求3所述的电极， 其特 征在于， 所述电极为负极； 所述电极还 包含基底； 所述基底包 含铜箔、 镀锡铜箔、 镀铜聚对苯二甲酸乙二醇酯膜中的至少一种； 所述合金附着于所述基底的至少部分表面， 形成合金层； 所述合金层的厚度为10~100  µm。 5.如权利要求3或4所述电极的制备 方法， 其特 征在于， 包括： 熔融步骤， 包括将锂、 锡、 氮化物组成的混合物熔融， 得到混合均匀的熔融态合金； 压制步骤， 包括将所述熔融态合金压制于基底的至少部分表面， 形成合金层， 得到包含 所述合金层的电极。 6.如权利要求5所述的制备 方法， 其特 征在于， 熔融温度为20 0~300℃； 将锂、 锡、 氮化物加热至熔融温度后， 在熔融温度下保持30~60min， 得到混合均匀的熔 融态合金； 将所述熔融态合金压制于基底的至少部分表面后， 冷却至室温， 得到包含所述合金层 的电极； 所述合金层的厚度为10~100  µm； 所述基底包 含铜箔、 镀锡铜箔、 镀铜聚对苯二甲酸乙二醇酯膜中的至少一种。 7.一种电池， 其特征在于， 所述电池包含如权利要求1~2任意一项所述合金， 或如权利 要求3或4所述电极。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 113957309 B 2一种合金及其电极与电池 技术领域 [0001]本发明涉及电池技 术领域， 具体涉及一种合金及其电极与电池。 背景技术 [0002]锂离子电池在便携电子设备、 电动汽车等领域已经实现大规模应用。 目前商用的 负极材料为石墨和钛酸锂， 具有比容量较低和循环性能稳定的特点， 但是 由于嵌入式储能 机制使其能量密度逐渐接近极限。 所以， 为了满足日益增长的能源需求， 获得高容量、 高稳 定性的储能器件， 负极材 料的进一 步开发就显得 尤为重要。 [0003]锂金属作为锂电池负极材料中的 “圣杯”材料， 具有超高理论容量  (3860 mAh·g ‑1) 和极低的电化学电位  (3.04 V vs. SHE)， 能够实现高放电电压和高能量密度。 早在 1913年就有 科学家对锂 金属作为负极材料进 行了研究， 但由于锂金属在重复的充放电过程 中的枝晶生长导致了严重的安全问题， 使锂金属负极的研究告一段落。 随着科研水平的进 步以及对提高能量密度的迫切需求， 锂金属负极又一次成为研究热点。 目前对于锂金属负 极的研究， 旨在解决以下几个关键性问题： (1)  锂的不均匀沉积行为导致的枝晶生长； (2)   SEI膜 （固体电解质界面膜， solid  electrolyte  interface） 的稳定性较差； (3)  锂金属与 电解质之间的副反应。 [0004]构建锂合金可以有效实现锂的均匀沉积， 抑制锂枝晶的生长， 进而改善电化学性 能， 提高安全性。 同时， 相比于锂金属， 锂合金的反应活性较低， 可以在一定程度上减少电极 与电解质之间的副反应。 此外， 锂合金中锂的离子扩散系数较高， 有助于形成良好的电极/ 电解质界面， 有利于实现长循环稳定。 在形成合金的同时会原 位产生骨架结构， 可以有效提 高负极材料的机械稳定性。 对于未来的产业化而言， 锂合金的制备方法较为简单， 并且与价 格友好的金属形成合金能够减轻成本负担 。 [0005]然而， 现有的锂金属电池 存在循环性能差和界面稳定性差等问题。 发明内容 [0006]根据第一方面， 在一实施例中， 提供一种合金， 所述合金含有锂、 锡、 X、 氮元素， 所 述X包括但不限于铝、 硼、 硅、 镁中的至少一种。 [0007]根据第二方面， 在一实施例中， 提供一种含有第一方面所述 合金的电极。 [0008]根据第三方面， 在一实施例中， 提供第二方面所述电极的制备 方法， 包括： [0009]熔融步骤， 包括将锂、 锡、 氮化物组成的混合物熔融， 得到混合均匀的熔融态合金； [0010]压制步骤， 包括将所述熔融态合金压制于基底的至少部分表面， 形成合金层， 得到 包含所述合金层的电极。 [0011]根据第四方面， 在一实施例中， 提供一种电池， 所述电池包含第一方面所述合金， 或第二方面所述电极。 [0012]依据上述实施例的一种合金及其电极与电池， 该合金可用于制 备电池的负极， 附 着至金属基底， 显著提升电池的循环性能和界面稳定性。说　明　书 1/7 页 3 CN 113957309 B 3