一种保护层修饰的锂金属复合负极及其制备方法和电池技术

本申请提供一种保护层修饰的锂金属复合负极及其制备方法和电池，涉及新能源技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种保护层修饰的锂金属复合负极及其制备方法和电池


[0001]本申请涉及新能源
，尤其涉及一种保护层修饰的锂金属复合负极及其制备方法和电池
。

技术介绍

[0002]以石墨为负极的锂离子电池已不能满足追求高能量密度的设备需求
。
具有比容量高（
3860 mAh/g
），标准电极电势低（
‑
3.040 V
）的锂金属负极成为了最有前景的替代者
。
但是锂作为碱金属，由于外层仅有一个电子，具有很高的化学和电化学反应活性，易与电解液发生反应生成固态电解质界面（
SEI
）膜，
SEI
膜的破裂和重组会不断地消耗额外的电解液，造成不可逆的容量损失和副反应的发生
。
当锂金属与电解液接触的界面极不稳定时，会造成不均匀的锂沉积，最终产生锂枝晶
。
随着锂枝晶的进一步生长，可能会刺穿隔膜引起电池内部短路，或出现“死锂”等现象导致大的容量损失
。
此外，锂金属负极还存在体积膨胀导致的库伦效率和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种保护层修饰的锂金属复合负极，其特征在于，包括：三维骨架材料集流体
、
复合在所述三维骨架材料集流体上的锂金属和结合在所述锂金属表面的保护层；所述三维骨架材料为多孔结构，其孔内存在导电剂；所述保护层为多组分聚合物，所述多组分聚合物包括醚氧类聚合物
、
聚碳酸酯类聚合物
、
偏氟乙烯基聚合物
、
丙烯腈类聚合物
、
甲基丙烯酸甲酯基聚合物中的任一种
。2.
根据权利要求1所述的保护层修饰的锂金属复合负极，其特征在于，所述保护层满足以下条件中的至少一个：
a.
所述三维骨架材料集流体
、
复合在所述三维骨架材料集流体上的锂金属的硬度为
a
，所述保护层修饰的锂金属复合负极的硬度为
b
，其中，
a
和
b
满足：
1 HA≤b
‑
a≤50HA
；
b.
所述保护层修饰的锂金属复合负极的杨氏模量
E
为
1GPa
‑
70GPa
；
c.
所述保护层的离子电导率
σ
为1×
10
‑6≤
σ
≤1
×
10
‑3。3.
根据权利要求2所述的保护层修饰的锂金属复合负极，其特征在于，所述保护层满足以下条件中的至少一个：
d.
所述保护层的厚度为1μ
m
‑
100
μ
m
；
e.
所述保护层的物质渗透到所述三维骨架材料中，且渗透深度为所述三维骨架材料厚度的
50%
‑
100%
；
f.
所述保护层与所述锂金属的结合方式包括喷涂
、
旋涂
、
湿法涂覆
、
浇铸
、
滴加中的任一种
。4.
根据权利要求1至3任一项所述的保护层修饰的锂金属复合负极，其特征在于，所述三维骨架材料为高分子材料，具有多级孔结构；所述三维骨架材料满足以下条件中的至少一个：
A.
所述多级孔呈向日葵状，所述多级孔由内至外呈微孔
、
介孔
、
大孔的顺序由密实到疏松分布；
B.
所述多级孔结构由纳米薄片交联组装而成；
C.
对所述三维骨架材料进行
BET
测试，平均孔径
D1
为3‑
500 nm
；
D.
外层的介孔
、
大孔与内层的微孔
、
介孔的孔径差为
10
‑
500nm
；
E.
所述三维骨架材料的
D50
为1‑
100
μ
m
；
F.
所述三维骨架材料的比表面积为
10
‑
1000 m2/g
；
G.
所述三维骨架材料的孔隙率为
10%
‑
95%。5.
根据权利要求4所述的保护层修饰的锂金属复合负极，其特征在于，所述保护层修饰的锂金属复合负极满足以下条件中的至少一个：
H.
所述三维骨架材料为有机聚合物，所述有机聚合物选自聚苯胺
、
聚吡咯
、
聚噻吩
、
聚乙炔
、
聚对苯乙烯
、
聚乙炔
、
酚醛树脂
、
甲醛树脂
、
环氧树脂
、
脲醛树脂
、
密胺树脂
、
烷基酚醛树脂
、
糠醛树脂
、
丙烯酸树脂
、
聚酯树脂中的任一种；
I.
所述导电剂包括
SP、
石墨
、
乙炔黑
、
碳纳米管
、
石墨烯
、
科琴黑中的任一种或多种；
J.
所述导电剂的颗粒尺寸为1‑
100 nm
；
K.
所述锂金属选自锂粒
、
锂片
、
锂带
、
锂锭
、
锂粉中的任一种；
L.
所述锂金属的厚度为
10
‑
100
μ
m。6.
一种保护层修饰的锂金属复合负极的制备方法，其特征在于，包括：
将三维骨架材料集流体与锂金属复合得到锂金属负极；将保护层活性物质溶于有机溶剂中，再加入交联剂搅拌形成均匀的保护层溶液，将所述保护层溶液涂覆在所述锂金属负极表面，即得所述保护层修饰的锂金属复合负极；所述保护层活性物质选自锂盐，所述锂盐包括无机锂盐
、
有机锂盐中的一种或两种
。7.
根据权利要求6所述的保护层修饰的锂金属复合负极的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足以下条件中的至少一个：（1）所述锂盐包括四氟硼酸锂
、
硝酸锂
、
氯化锂
、
硫酸锂
、
碳酸锂
、
乙酸锂
、
甲酸锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：从少领，王硕，李子坤，黄友元，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：