【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体地，涉及一种复合金属锂负极及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池为当前清洁能源的重要组成部分，已被广泛应用于各种3c产品和电动车。随着人们对锂离子电池的性能要求愈高，提高其能量密度迫在眉睫。金属锂由于具有3860mah/g的超高理论容量和-3.04v(对标准氢电极)极低的电化学电位，因此被公认为是锂离子电池中最有前景的负极材料。另外，随着使用固体电解质取代液体电解质以解决安全问题的全固态电池的研究的深入，基于硫化物全固态体系的金属锂电池在能量密度方面的优势进一步体现。
2、然而，金属锂负极的应用面临着着巨大的挑战，原因主要在于金属锂具有极强的还原性，其会与硫化物固体电解质(sse)发生反应，直接形成低离子电导率的固体电解质界面层(sei)，且随着金属锂的不断嵌/脱锂而发生巨大的体积变化，使得脆弱的sei不断地破裂和新增，加剧活性锂和电解质的消耗，从而影响电池的寿命。
3、金属锂负极面临的几乎所有问题，基本都是由于金属锂与电解质界面的不稳定性带来的，而如何合理设计和构建一层有效的电解质界面层，形成复合金属锂负极，是实现硫化物全固态金属锂电池长期稳定运行的关键。
4、而现有的解决方法是通常是在金属锂负极表面通过磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积法等技术手段引入人工固态电解质界面层。
5、例如，cn115732783a公开了一种具有人工固态电解质界面层的复合金属锂负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在惰性气体氛围下，采用等离子体增强化学气相沉积
6、cn113363570a公开了一种修饰的固态电解质薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将固体电解质粉体和粘结剂混合后辊压，得到电解质薄膜；b)以所述电解质薄膜为基片，以含铝氧化物为靶材，进行磁控溅射，在所述电解质薄膜表面形成含铝氧化物修饰层，得到修饰的固态电解质薄膜；所述含铝氧化物为偏铝酸锂和/或偏铝酸钠。
7、但上述现有技术均存在制备成本高昂，效率低下，且难以工业化的问题。
8、因此，亟需开发一种成本低廉且能够与sse相匹配的复合金属锂负极。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种能够与硫化物固体电解质匹配且能够避免金属锂与硫化物固体电解质发生副反应的复合金属锂负极。
2、为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种制备复合金属锂负极的方法，该方法包括：
3、(1)在保护气氛下，将金属铝与无机酸锂盐接触以进行加热反应，得到混合物i；
4、(2)在非质子溶剂的存在下，将所述混合物i、硫源和锂盐接触以进行第一反应，得到混合物ii；
5、(3)在醇类溶剂存在下，将所述混合物ii进行第二反应，得到混合物iii；
6、(4)将所述混合物iii与粘结剂进行混合后得到的混合物iv涂覆于金属锂基材表面，得到所述复合金属锂负极；
7、在步骤(1)中，所述无机酸锂盐选自硫酸类锂盐、亚硫酸类锂盐中的至少一种；所述无机酸锂盐的摩尔用量为理论摩尔用量的1-1.2倍；以及所述加热反应的条件包括：升温速率为1-20℃/min，终止温度为500-900℃，保温时间为5-360min。
8、本专利技术的第二方面提供由前述第一方面中所述的方法制备得到的复合金属锂负极。
9、本专利技术的第三方面提供一种锂离子电池，该锂离子电池的负极为前述第二方面中所述的复合金属锂负极。
10、本专利技术相对于现有技术至少具有以下优势：
11、(1)采用本专利技术提供的方法制得的浆料通过传统涂覆工艺就能够获得界面阻抗较低的人工固态电解质界面层，从而能够提高电池的循环性能；同时该界面层能够与电解质层界面相匹配，实现连续的离子导通通道；
12、(2)本专利技术提供的方法所需的原料价格低廉，且能够实现复合金属锂负极连续且高效地制备。
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1.一种制备复合金属锂负极的方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述硫源和所述锂盐的用量摩尔比为1：0.2-3.4。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(1)和步骤(2)中，所述无机酸锂盐与所述锂盐的用量摩尔比为100：1.5-85。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述金属铝由铝粉提供，且所述铝粉的纯度不低于99.5wt％，颗粒平均粒径为100nm-10μm。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述硫酸类锂盐选自硫酸锂、一水硫酸锂、硫酸氢锂中的至少一种；
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述硫源选自五硫化二磷、三硫化磷中的至少一种；
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述第一反应的条件包括：在研磨条件下进行，且研磨的时间为1h-12h。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述
9.由权利要求1-8中任意一项所述的方法制备得到的复合金属锂负极。
10.一种锂离子电池，其特征在于，该锂离子电池的负极为权利要求9中所述的复合金属锂负极。
...【技术特征摘要】
1.一种制备复合金属锂负极的方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述硫源和所述锂盐的用量摩尔比为1：0.2-3.4。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(1)和步骤(2)中，所述无机酸锂盐与所述锂盐的用量摩尔比为100：1.5-85。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述金属铝由铝粉提供，且所述铝粉的纯度不低于99.5wt％，颗粒平均粒径为100nm-10μm。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述硫酸类锂盐选自硫酸锂、一水硫酸锂、硫酸氢锂中...
【专利技术属性】
技术研发人员：张烽，
申请(专利权)人：湖州耀宁固态电池研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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