【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池，具体为一种锂金属的修饰改性方法及其应用。
技术介绍
1、现代电子设备(如便携式电子设备、电动汽车、无人驾驶飞机)的快速发展需要高能量密度的储能系统。锂金属以其较高的理论容量(3861mah g-1)、较轻的体积密度(0.534gcm-3)和最低的氧化还原电位(-3.04v vs h+/h2)等优点被认为是理想的、最有前途的高能量密度可充电电池负极材料。然而，大多数电解质与锂金属之间的自发锂枝晶生长和副反应严重影响锂金属电池的长期稳定性和降低电池的库伦效率。为了抑制锂枝晶的生长，稳定增强锂负极的稳定性，出现了多种方法，如使用固态电解质，构建锂复合负极，在锂表面产生人工保护层。在这些方法中，产生有效的人工保护层是容易获得且具有成本效益的。
2、一般而言，均匀的结构和均匀的厚度是li+易于转移的前提条件，也是li+通量均匀流动的前提条件，以避免局部锂沉积。理想的锂金属保护层应具有优异的化学稳定性、优异的离子传导性和高的界面能，从而稳定锂金属负极并抑制锂枝晶生长。
3、近年来，人们对高效人工保护层的设计和制备进行了深入的研究。例如调节电解液溶剂的组成，用功能添加剂修饰电解质，和优化锂盐浓度。这些策略有利于在锂负极表面原位形成稳定的保护膜，可以在初始循环中实现锂离子的均匀沉积，抑制锂枝晶的生长。遗憾的是，在金属锂负极表面原位形成的保护层力学性能较差，无法支撑其较长的循环寿命，也无法改变sei层的损伤/修复机制。此外，固体电解质的使用和3d锂金属负极框架的设计等策略，可以减少体积变化，抑制锂枝晶
4、尽管人们做了很多工作，但是传统的单组分保护层始终难以达到上述所有要求。由有机聚合物制成的保护层通常可以很好地适应剥离或电镀锂时的体积变化，但它们通常会损害离子导电性。相比之下，由lif等无机物质组成的无机sei层具有较高的离子电导率和机械强度，但在连续镀/剥离过程中容易出现裂纹。对于锂合金保护层而言，虽然快速离子扩散合金层可以调节锂的迁移和电镀行为，但合金化反应经历了较大的体积变化。因此，单组分保护层不能全面解决锂金属负极面临的问题，通过在分子水平上一步合成可同时提供多种功能的保护层是十分必要的。
技术实现思路
1、针对上述存在的问题或不足，针对现有锂电池负极因锂枝晶生长使得电池的长期稳定性和库伦效率不佳的问题，本专利技术提供了一种锂金属的修饰改性方法及其应用，用于引导锂离子均匀沉积以抑制锂枝晶的生长，实现修饰改性后具有复合人工保护层的锂金属应用于锂对称电池或锂二次电池的负极材料可提升电池性能。
2、一种锂金属的修饰改性方法，包括以下步骤：
3、步骤1、配置溶质质量比浓度为0.1～1.0wt％的反应溶液，用于浸泡锂金属。
4、所述反应溶液中溶质为三氟甲烷硫醇铜(cuscf3)、三氟甲烷硫醇银(agscf3)、4-(三氟甲硫基)苯酚、三氟甲硫基(2,2-联吡啶)铜(i)中的一种或多种。
5、所述反应溶液中溶剂为碳酸酯类、醚类、羧酸酯类、腈类中的一种或多种。
6、步骤2、将锂金属置于步骤1所备反应溶液中在25～40℃温度下静置10～40min直至反应结束。
7、步骤3、将步骤2反应后的锂金属清洗后在真空状态下干燥完全，即得修饰改性后具有复合人工保护层的锂金属。
8、进一步的，所述碳酸酯类为：碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)中的一种或多种。
9、进一步的，所述醚类为：四氢呋喃(thf)、乙二醇二甲醚(dme)、1,3-二氧戊环(dol)、2-甲基四氢呋喃(2-methf)、二乙二醇二甲醚(degdme)中的一种或多种。
10、进一步的，所述羧酸酯类为：γ-丁内酯(bl)、乙酸甲酯(ma)、乙酸乙酯(ea)中的一种或多种。
11、进一步的，所述腈类为：乙腈(an)、丙烯腈(acrylonitrile)中的一种或多种。
12、上述锂金属修饰改性方法获得的锂金属应用于锂对称电池或锂二次电池的负极材料。
13、本专利技术为促进锂离子均匀沉积，抑制锂枝晶生长，通过溶液浸泡法，利用反应溶液中的溶质(如cuscf3)与锂金属之间的自发反应在锂金属表面构筑复合人工保护层。本专利技术中选择的反应溶质(如cuscf3)，经过与锂金属之间的反应后生成含有cu、lif、li-s-r等物质的复合保护膜。其中cu与li具有良好的相容性，可以促进li的镀/剥离；lif和li-s-r保护层可以有效减少锂金属负极与电解液的副反应，诱导li+在界面处均匀分布，实现均匀的li沉积。cu、lif和li-s-r之间的这种协同作用保证了锂离子的均匀沉积和抑制了锂枝晶的生长，从而提升了锂金属负极的使用寿命和锂金属电池的性能。
14、综上所述，本专利技术采用简便、高效、低成本的溶液浸泡法在锂金属表面制备了均匀的人工保护层，修饰改性后的锂金属具有优异的离子导电性，用作锂金属电池负极能够显著提高锂金属电池的循环寿命和倍率性能，为实现锂金属负极的高效保护提供新的技术方案。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种锂金属的修饰改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述锂金属的修饰改性方法，其特征在于：所述碳酸酯类为碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)中的一种或多种。
3.如权利要求1所述锂金属的修饰改性方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述锂金属的修饰改性方法，其特征在于：所述羧酸酯类为γ-丁内酯(BL)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)中的一种或多种。
5.如权利要求1所述锂金属的修饰改性方法，其特征在于：所述腈类为乙腈(AN)、丙烯腈(Acrylonitrile)中的一种或多种。
6.如权利要求1所述锂金属的修饰改性方法，其特征在于：所述步骤3最终所得修饰改性后的锂金属应用于锂对称电池或锂二次电池的负极材料。
【技术特征摘要】
1.一种锂金属的修饰改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述锂金属的修饰改性方法，其特征在于：所述碳酸酯类为碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)中的一种或多种。
3.如权利要求1所述锂金属的修饰改性方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述锂金属的修饰改性方法，其特征在于：...
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