一种锂金属界面修饰层的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种锂金属界面修饰层的制备方法，包括：式(I)结构的化合物和催化剂与含有锂盐的溶剂混合，搅拌，得到混合液；将混合液涂覆到锂箔上，热处理，得到锂金属界面修饰层。本发明专利技术式(I)结构的硅氧烷类聚合物不溶于电解液和小分子单体，能够减弱固态电解质与锂金属的反应；聚合物在催化剂的作用下交联聚合，形成网状结构，能够抑制锂金属的膨胀，具有良好的机械性能。同时，聚合物骨架为Si‑O基团，化学性质稳定且不会和金属锂反应。锂盐会在金属锂表面形成LiN、LiF等物质，提高修饰层的致密度和杨氏模量。

【技术实现步骤摘要】
一种锂金属界面修饰层的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其是涉及一种锂金属界面修饰层的制备方法。
技术介绍
锂金属因为具有较高的比容量(3860mAh/g)以及较低的电化学电位成为未来高比能锂电池阳极的重要选择。然而锂金属反应活性高，与电解质形成的SEI不稳定，锂沉积和剥离过程的体积膨胀会破坏SEI(solidelectrolyteinterphase)，形成死锂，并导致电解质的进一步消耗。在锂金属界面构建修饰层，形成人工SEI，能够宏观上提高锂沉积，同时界面修饰层能够一定程度上隔绝电解液，减少电解质与锂金属的有害反应。中国专利申请号CN109786675公布了一种基于1,3二氧戊环开环聚合界面修饰层，界面修饰层能够有效提升固态电池备倍率性能与循环寿命。但是该界面层是类似线性聚醚结构，易溶于电解液和单体中，无法应用在液态锂电池和基于单体聚合的固态电池体系中。中国专利申请号CN109037594A公布了一种自愈合功能聚合物界面修饰层，聚合物能够和金属锂负极表面的锂离子形成螯合物并覆盖在锂金属负极上，它不仅能够有效的降低副反应，还能自发修复锂负极在沉积/剥离过程的机械损伤。但是此方法使用了四氢呋喃、丙酮等有毒溶剂，容易造成污染。鲍哲南等(JACS.2018.140(37))对比了不同聚合物涂层(PVDF、PEO、PVDF-HFP、PU、PDMS)对锂金属沉积的影响，其中具有较低表面能的PDMS(聚二甲基硅氧烷)能够使金属沉积更加均匀，电池的库伦效率也是最高，达到99.13％。但是此类PDMS属于线性结构，机械性能差，很难抑制锂枝晶的形成。综上，目前的锂金属聚合物界面修饰层存在易溶于有机溶剂或者单体、机械性能差、与锂金属反应活性大、容易造成污染等缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种锂金属界面修饰层的制备方法，本专利技术制备的锂金属界面修饰层能够抑制锂金属的膨胀、化学性质稳定，同时放电容量和库伦效率高。本专利技术提供了一种锂金属界面修饰层的制备方法，包括：式(I)结构的化合物和催化剂与含有锂盐的溶剂混合，搅拌，得到混合液；将混合液涂覆到锂箔上，热处理，得到锂金属界面修饰层；其中，x为28～45，R1、R2独立的选自C1～C10的烷基。优选的，所述式(I)结构的化合物中R1为CH3,R2为CH3，x为38。优选的，所述催化剂为Karast催化剂或氯铂酸催化剂。优选的，所述催化剂的物质的量和式(I)结构的化合物中硅氢含量的比值为50～100ppm。优选的，所述锂盐是LiNO3、LiF、LiFSI或LiTFSI的一种或几种；所述溶剂为DMC、DME的一种或几种。优选的，所述锂盐占溶剂的百分比是2wt％～10wt％；所述搅拌的时间为20～40min。优选的，所述涂覆为刮涂、喷涂或旋涂；所述金属锂箔的厚度是30～100μm。优选的，所述热处理的温度为50～120℃；所述热处理的时间为5～24h。本专利技术提供了一种锂金属界面修饰层，由上述技术方案任意一项所述的制备方法制备得到。本专利技术提供了一种锂离子电池，负极包括上述技术方案任意一项所述的制备方法制备得到的锂金属界面修饰层。与现有技术相比，本专利技术提供了一种锂金属界面修饰层的制备方法，包括：式(I)结构的化合物和催化剂与含有锂盐的溶剂混合，搅拌，得到混合液；将混合液涂覆到锂箔上，热处理，得到锂金属界面修饰层。本专利技术式(I)结构的硅氧烷类聚合物不溶于电解液和小分子单体，能够减弱固态电解质与锂金属的反应；聚合物在催化剂的作用下交联聚合，形成网状结构，能够抑制锂金属的膨胀，具有良好的机械性能。同时，聚合物骨架为Si-O基团，化学性质稳定且不会和金属锂反应。锂盐会在金属锂表面形成LiN、LiF等物质，提高修饰层的致密度和杨氏模量。附图说明图1改性锂负极循环图；图2改性锂负极和纯锂放电容量对比；图3改性锂负极和纯锂库伦效率对。具体实施方式本专利技术提供了一种锂金属界面修饰层的制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。本专利技术提供了一种锂金属界面修饰层的制备方法，包括：式(I)结构的化合物和催化剂与含有锂盐的溶剂混合，搅拌，得到混合液；将混合液涂覆到锂箔上，热处理，得到锂金属界面修饰层；其中，x为28～45，R1、R2独立的选自C1～C10的烷基。本专利技术提供的锂金属界面修饰层的制备方法首先将式(I)结构的化合物和催化剂与含有锂盐的溶剂混合。本专利技术式(I)结构的化合物具体为：其中，x为28～45，优选为28～42，更优选为28～32；R1、R2独立的选自C1～C10的烷基；优选C1～C8的烷基；更优选为C1～C3的烷基；具体可以为甲基、乙基或丙基。在本专利技术中，所述式(I)结构的化合物具体为R1为CH3,R2为CH3，x为38。本专利技术对于所述式(I)结构的化合物的来源不进行限定，市售即可。本专利技术式(I)结构的硅氧烷类聚合物不溶于电解液和小分子单体，能够减弱固态电解质与锂金属的反应。本专利技术所述催化剂优选为Karast催化剂或氯铂酸催化剂；本专利技术对其来源不进行限定，市售即可。本专利技术所述催化剂的物质的量和式(I)结构的化合物中硅氢含量的比值优选为50～100ppm；更优选为60～80ppm。上述聚合物在上述催化剂的作用下交联聚合，形成网状结构，能够抑制锂金属的膨胀，具有良好的机械性能。本专利技术所述锂盐是LiNO3、LiF、LiFSI或LiTFSI的一种或几种；所述溶剂为DMC、DME的一种或几种。本专利技术对其来源不进行限定，市售即可。其中，所述锂盐占溶剂的百分比优选为2wt％～10wt％；更优选为3wt％～9wt％；最优选为4wt％～8wt％；特别优选为5wt％～7wt％。本专利技术聚合物骨架为Si-O基团，化学性质稳定且不会和金属锂反应。上述锂盐会在金属锂表面形成LiN、LiF等物质，提高修饰层的致密度和杨氏模量。本专利技术所述式(I)结构的化合物和催化剂与含有锂盐的溶剂的质量比优选为20wt％-40wt％。混合后，室温搅拌，得到混合液。所述搅拌的时间优选为20～40min；更优选为25～35min；特别优选为30min。将混合液涂覆到锂箔上。本专利技术所述涂覆优选为刮涂、喷涂或旋涂；更优选为刮涂。本专利技术所述金属锂箔的厚度优选为30～100μm；更优选为30～90μm；最优选为30～70μm。涂覆到锂箔上，而后热处理，得到锂金属界面修饰层。本专利技术所述热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂金属界面修饰层的制备方法，其特征在于，包括：/n式(I)结构的化合物和催化剂与含有锂盐的溶剂混合，搅拌，得到混合液；/n将混合液涂覆到锂箔上，热处理，得到锂金属界面修饰层；/n

【技术特征摘要】
1.一种锂金属界面修饰层的制备方法，其特征在于，包括：
式(I)结构的化合物和催化剂与含有锂盐的溶剂混合，搅拌，得到混合液；
将混合液涂覆到锂箔上，热处理，得到锂金属界面修饰层；



其中，x为28～45，R1、R2独立的选自C1～C10的烷基。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述式(I)结构的化合物R1为CH3,R2为CH3，x为38。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为Karast催化剂或氯铂酸催化剂。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂的物质的量和式(I)结构的化合物中硅氢含量的比值为50～100ppm。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄进鑫，刘波，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31