【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂金属电池，尤其是涉及一种改性锂负极及其制备方法、锂金属电池。
技术介绍
1、目前市售锂离子电池用碳材料作为负极，限制了锂电池能量密度的提升。而锂金属作为负极可大幅提升电池的能量密度。但锂金属负极在充电过程中容易在表面形成“锂枝晶”，会刺穿隔膜导致电池短路。因此，许多研究通过对电解液的优化形成更稳定的sei膜。此外，还有对锂金属负极进行表面处理如人工合成sei膜以及表面修饰来稳定锂金属负极，但人工合成sei膜在界面接触的阻抗较大。
2、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的在于提供改性锂负极，以解决现有技术中对锂负极进行表面处理存在的界面阻抗较大等技术问题。
2、本专利技术的另一目的在于提供改性锂负极的制备方法。
3、本专利技术的又一目的在于提供锂金属电池。
4、为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术一方面提供了改性锂负极，包括：
5、锂负极基体；
6、附着于所述锂负极基体表面的锂铋合金层；以及
7、附着于所述锂铋合金层表面的聚合物层。
8、在本专利技术的具体实施方式中，所述锂铋合金层的厚度为0.01～5μm。
9、在本专利技术的具体实施方式中，所述聚合物层的厚度为3～25μm。
10、在本专利技术的具体实施方式中，所述锂铋合金层包括锂铋合金和卤化锂。
11、在本专利技术的具体实施方式中，所述锂铋合金包括l
12、在本专利技术的具体实施方式中，所述锂铋合金层中，所述卤化锂的含量为0.1wt％～5wt％。
13、在本专利技术的具体实施方式中，所述聚合物层包括聚合物、锂盐和铋盐。
14、在本专利技术的具体实施方式中，所述聚合物层中，所述锂盐的含量为10wt％～50wt％，所述铋盐的含量为0.01wt％～1wt％。
15、在本专利技术的具体实施方式中，所述聚合物层的前驱体包括1,3-二氧戊环、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、聚乙二醇二甲醚和聚乙二醇二丙烯酸酯中的任一种或多种。
16、在本专利技术的具体实施方式中，所述聚合物层包括原位聚合形成于所述锂铋合金层表面的聚合物层或物理贴合于所述锂铋合金层表面的聚合物层。
17、本专利技术另一方面提供了上述任意一种所述改性锂负极的制备方法，包括如下步骤：
18、(a)锂负极与铋盐反应，得到含锂铋合金层的修饰锂负极；
19、(b)聚合物前驱体在锂盐和铋盐的作用下，在所述修饰锂负极的界面进行原位聚合，形成聚合物层；
20、或者，包括如下步骤：
21、(a)锂负极与铋盐反应，得到含锂铋合金层的修饰锂负极；
22、(b)将聚合物前驱体、锂盐和铋盐的混合物涂覆或喷涂于基材表面进行反应，得到聚合物层；
23、(c)将所述修饰锂负极的锂铋合金层一侧与所述聚合物层贴合。
24、本专利技术通过原位聚合或贴合的方式在锂负极表面形成聚合物-锂铋合金界面层，在提供锂负极界面保护层的同时，提高锂负极界面膜的离子电导率，降低界面阻抗。
25、在本专利技术的具体实施方式中，所述锂负极与铋盐反应包括：所述锂负极于含铋盐的溶液中进行反应。进一步地，所述铋盐包括铋的卤化物；所述铋盐包括氟化铋(bif3)、氯化铋(bicl3)、溴化铋(bibr3)和碘化铋(bii3)中的至少一种。
26、在本专利技术的具体实施方式中，步骤(a)或步骤(a)中，所述反应的时间为1～60min。
27、在本专利技术的具体实施方式中，所述含铋盐的溶液中，所述铋盐的浓度为1～50mmol/l。
28、在本专利技术的具体实施方式中，所述含铋盐的溶液中，溶剂包括n-甲基吡咯烷酮(nmp)、四氢呋喃(thf)、乙二醇二甲醚(dme)、二甲基亚砜(dmso)和乙二醇(eg)中的至少一种。
29、在本专利技术的具体实施方式中，步骤(b)包括：所述修饰锂负极于含聚合物前驱体、锂盐和铋盐的混合物中进行反应，得到改性锂负极；或者，步骤(b)包括：将含聚合物前驱体、锂盐和铋盐的混合物喷涂于所述修饰锂负极的表面进行反应，得到改性锂负极。
30、在本专利技术的具体实施方式中，步骤(b)或步骤(b)中，所述反应的温度为10～60℃，所述反应的时间为0.01～20h。
31、在本专利技术的具体实施方式中，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂和双氟草酸硼酸锂中的至少一种。
32、在本专利技术的具体实施方式中，所述混合物中，所述锂盐的浓度为0.5～3mol/l；所述铋盐的浓度为1～50mmol/l。
33、在本专利技术的具体实施方式中，所述锂负极包括锂金属和锂合金中的至少一种。进一步的，所述锂合金中，锂的摩尔占比≥90％。
34、本专利技术另一方面还提供了锂金属电池，包括上述任意一种所述改性锂负极。
35、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
36、(1)本专利技术的改性锂负极，界面含有锂铋合金-聚合物复合层，一方面对锂负极提供保护作用，另一方面提高了锂负极的离子电导率，降低界面阻抗。
37、(2)本专利技术通过在锂负极表面构筑高电导率合金层、配合聚合物层，使锂负极界面结合稳定，电导率提高，降低界面接触阻抗，尤其是原位聚合形成的聚合物层，在提高锂金属与聚合物界面接触稳定性的同时提高其界面电化学性能。
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1.改性锂负极，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述锂铋合金层的厚度为0.01～5μm；
3.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述锂铋合金层包括锂铋合金和卤化锂；
4.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述聚合物层包括聚合物、锂盐和铋盐；
5.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述聚合物层的前驱体包括1,3-二氧戊环、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、聚乙二醇二甲醚和聚乙二醇二丙烯酸酯中的任一种或多种。
6.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述聚合物层包括原位聚合形成于所述锂铋合金层表面的聚合物层或物理贴合于所述锂铋合金层表面的聚合物层。
7.权利要求1～6任一项所述的改性锂负极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的改性锂负极的制备方法，其特征在于，步骤(a)或步骤(A)中，具有如下特征中的至少一个：
9.根据权利要求7所述的改性锂负极的制备方法，其特征在于，步骤(b)包括：所述修饰锂
10.锂金属电池，其特征在于，包括权利要求1～6任一项所述改性锂负极或权利要求7～9任一项所述的改性锂负极的制备方法制得的改性锂负极。
...【技术特征摘要】
1.改性锂负极，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述锂铋合金层的厚度为0.01～5μm；
3.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述锂铋合金层包括锂铋合金和卤化锂；
4.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述聚合物层包括聚合物、锂盐和铋盐；
5.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述聚合物层的前驱体包括1,3-二氧戊环、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、聚乙二醇二甲醚和聚乙二醇二丙烯酸酯中的任一种或多种。
6.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述聚合物层包括原位聚合形...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋恒旭，黄飞，刘晓，颜廷轩，车勇，
申请(专利权)人：北京恩力动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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