一种金属锂负极表面修饰方法技术

本发明专利技术提供一种金属锂负极表面修饰方法，包括步骤：制备负极表面修饰层浆料；将修饰层浆料涂敷在金属锂箔表面，对金属锂箔进行修饰后，进行后续电池制作。本发明专利技术解决金属锂负极表面锂枝晶生长从而导致的循环劣化，以及产生安全隐患的问题，提供一种既能有效提高金属锂负极循环稳定性，又适用于工业化生产的金属锂负极表面修饰方法。该方法在金属锂负极表面构筑多功能修饰层，通过多种手段抑制充放电过程中锂枝晶的生长，提高负极循环稳定性，同时本发明专利技术提供的方法可以在成卷的金属锂负极表面连续实施，便于电池批量生产。便于电池批量生产。便于电池批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种金属锂负极表面修饰方法


[0001]本专利技术属于金属锂电池
，尤其是涉及一种金属锂负极表面修饰方法。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池在消费类电子产品、动力电池、电动工具、医疗电子、物联网等应用领域的不断拓展，市场对锂电池能量密度的需求也在不断提高，尤其是在动力电池方面。为提高锂离子电池的能量密度，需要对金属锂负极进行更多的优化。限制金属锂商业化应用的核心问题，是其在使用过程中易生成锂枝晶。锂枝晶会不断消耗电解质，当其从电极表面脱落后会变成“死锂”，影响电池容量和循环寿命，并且锂枝晶可能穿刺隔膜导致电池内部短路，从而产生起火、爆炸等安全问题。
[0003]为解决这一问题，科学家提出许多策略来抑制锂枝晶的生长，例如在金属锂表面原位生成界面(SEI)膜阻碍锂枝晶生长，通过改变电极表面结构调节锂的沉积/剥离行为，以及通过调控电极表面电流密度来抑制锂枝晶等。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的问题是目前现有技术中金属锂负极表面锂枝晶生长从而导致的循环劣化，以及产生安全隐患的问题，提供一种既能有效提高金属锂负极循环稳定性，又适用于工业化生产的金属锂负极表面修饰方法。该方法在金属锂负极表面构筑多功能修饰层，通过多种手段抑制充放电过程中锂枝晶的生长，提高负极循环稳定性，同时本专利技术提供的方法可以在成卷的金属锂负极表面连续实施，便于电池批量生产。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种金属锂负极表面修饰方法，包括步骤：
>[0007]制备负极表面修饰层浆料；
[0008]将所述修饰层浆料涂敷在金属锂箔表面，对金属锂箔进行修饰后，进行后续电池制作。
[0009]进一步地，所述金属锂负极为锂金合金、锂银合金、锂镁合金、锂铝合金、锂锌合金、锂锡合金、锂硅合金、锂碳合金、锂硼合金中的一种或几种。
[0010]进一步地，所述制备负极表面修饰层浆料包括：
[0011]将修饰层组分、缓冲材料和引发剂依次加入有机溶剂中，经过分散后，得到所述修饰层浆料。
[0012]进一步地，所述修饰层组分为硝酸银、氟化锑、硝酸锂、四氯化锡、石墨烯量子点、氮化铜、氟化铝、双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、己二腈中的一种或几种。
[0013]进一步地，所述缓冲材料为季戊四醇四丙烯酸酯、丙烯酸四氢呋喃酯、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、二氧戊环、离子液体、聚甲基硅氧烷、甲醚类化合物、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯中的一种或几种。
[0014]进一步地，所述引发剂为2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮、苯偶酰双甲醚(DMPA)、
二苯甲酮、4
‑
甲基二苯甲酮、安息香二乙醚、IRGACURE 819、过氧化双十二酰、AIBN、阳离子盐中的一种或几种。
[0015]进一步地，所述有机溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、四氢呋喃、丙酮、二甲醚、乙腈、二甲基亚砜中的一种或几种。
[0016]进一步地，将所述修饰层浆料涂敷在金属锂箔表面，对金属锂箔进行修饰后，进行后续电池制作包括：
[0017]在干燥条件下，将制备得到的所述修饰层浆料涂敷在金属锂箔表面，烘干后进行紫外光照射，使所述修饰层浆料在金属锂箔表面原位固化，得到表面修饰后锂箔，以备后续电池制作。
[0018]进一步地，所述紫外光照射的波长为254nm或276nm或365nm。
[0019]进一步地，所述涂敷方式包括转移式涂敷、挤压式涂敷、浸涂、微凹版涂敷中的一种。
[0020]本专利技术是在金属锂表面构建多重功效的修饰层，通过亲锂修饰在锂负极表面形成锂离子导体，如氮化物、氟化物，有效促进锂离子在电极表面的迁移，从而形成均匀的锂离子通量，并结合原位固化方法使修饰层兼具高的机械强度和优异的柔韧性。与单一功能的涂层相比，多功能修饰层既可以诱导锂离子在负极表面均匀有规律地沉积，又可以减少界面副反应，同时可以有效地保持锂在剥离
‑
沉积过程中结构和完整性，缓冲循环过程中的体积变化，获得高容量输出高稳定循环的金属锂负极。同时本专利技术提供修饰层制作过程简单，且厚度和组成易控制，也可应用于多孔锂电极，适用于批量生产，可以通过紫外引发快速地在成卷的金属锂表面制备修饰层，工艺效率高，且修饰层固化后呈干燥状态，方便后续电池的批量装配。
附图说明
[0021]图1是本专利技术一实施例金属锂修饰前后制作的Li
‑
Li对称电池循环性能对比，电流密度5mAh/cm2。
具体实施方式
[0022]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0023]请参见附图1，本专利技术实施例提供一种金属锂负极表面修饰方法，包括步骤：
[0024]制备负极表面修饰层浆料；
[0025]将修饰层浆料涂敷在金属锂箔表面，对金属锂箔进行修饰后，进行后续电池制作。
[0026]具体地，金属锂负极为锂金合金、锂银合金、锂镁合金、锂铝合金、锂锌合金、锂锡合金、锂硅合金、锂碳合金、锂硼合金中的一种或几种。
[0027]具体地，制备负极表面修饰层浆料包括：
[0028]将修饰层组分、缓冲材料和引发剂依次加入有机溶剂中，经过分散后，得到修饰层浆料。
[0029]具体地，修饰层组分浓度0.02
‑
0.5mol，缓冲材料占比3
‑
30％(wt.％)，引发剂占比
≤0.5％(wt.％)。分散方式可选择机械搅拌、超声分散或离心分散等分散方式。
[0030]具体地，修饰层组分为硝酸银、氟化锑、硝酸锂、四氯化锡、石墨烯量子点、氮化铜、氟化铝、双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、己二腈中的一种或几种。
[0031]具体地，缓冲材料为季戊四醇四丙烯酸酯、丙烯酸四氢呋喃酯、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、二氧戊环、离子液体、聚甲基硅氧烷、甲醚类化合物、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯中的一种或几种。
[0032]具体地，引发剂为2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮、苯偶酰双甲醚(DMPA)、二苯甲酮、4
‑
甲基二苯甲酮、安息香二乙醚、IRGACURE 819、过氧化双十二酰、AIBN、阳离子盐中的一种或几种。
[0033]具体地，有机溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、四氢呋喃、丙酮、二甲醚、乙腈、二甲基亚砜中的一种或几种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属锂负极表面修饰方法，其特征在于，包括步骤：制备负极表面修饰层浆料；将所述修饰层浆料涂敷在金属锂箔表面，对金属锂箔进行修饰后，进行后续电池制作。2.根据权利要求1所述的一种金属锂负极表面修饰方法，其特征在于：所述金属锂负极为锂金合金、锂银合金、锂镁合金、锂铝合金、锂锌合金、锂锡合金、锂硅合金、锂碳合金、锂硼合金中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的一种金属锂负极表面修饰方法，其特征在于，所述制备负极表面修饰层浆料包括：将修饰层组分、缓冲材料和引发剂依次加入有机溶剂中，经过分散后，得到所述修饰层浆料。4.根据权利要求3所述的一种金属锂负极表面修饰方法，其特征在于：所述修饰层组分为硝酸银、氟化锑、硝酸锂、四氯化锡、石墨烯量子点、氮化铜、氟化铝、双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、己二腈中的一种或几种。5.根据权利要求3所述的一种金属锂负极表面修饰方法，其特征在于：所述缓冲材料为季戊四醇四丙烯酸酯、丙烯酸四氢呋喃酯、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、二氧戊环、离子液体、聚甲基硅氧烷、甲醚类化合物、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯中的一种或几种。6.根据权利要求3所述的一种金属锂负极表面修饰方法，其特征在于：所述引发剂为2
‑
羟基
‑2‑
甲基
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘婧，桑林，王磊，
申请(专利权)人：中电科能源有限公司，
类型：发明
国别省市：