【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂金属负极领域，具体涉及一种改性锂金属负极及其制备方法与在锂金属电池领域中的应用。
技术介绍
1、传统的锂离子电池的实际能量密度已接近理论值，仅为汽油的十分之一，无法满足大众实际生产生活需求。金属锂具有超高的理论比容量(3860mah/g)、较低的氧化还原电位(-3.04v，相对于标准氢电极)和最低的质量密度(0.534g/cm3)等特点，与s/o2等正极材料组装电池后具有超高能量密度，被认为是下一代锂电池最有潜力的负极材料。然而，金属锂负极在反复的锂沉积/剥离过程中，电极表面不均匀的锂沉积所引起的枝晶生长，导致电池短路、安全危害以及循环寿命缩短等问题，严重阻碍金属锂负极的实际应用。因此，想要有效推进锂金属电池的实际应用，必须寻找有效抑制金属锂枝晶生长的方法。
2、为解决金属锂枝晶生长问题，国内外研究人员已经做出了很多的工作。lou等使用类似莲花根的ni-co空心棱镜@碳纤维(nch@cfs)作为宿主，提升锂金属负极电化学性能。以聚丙烯腈(pan)为前体纤维进行静电纺丝，通过改性沉淀反应获得固体醋酸镍钴氢氧化物棱镜(ncp@pfs)，在惰性气氛下退火后，ncp@pfs在拓扑上转化为分层的藕状nch@cfs。氮掺杂碳纤维上均匀分布的双金属ni-co粒子可以作为成核位点，有效地降低li成核的过电位，三维导电网络改变电场，分层的莲藕状中空纤维提供足够的空隙空间承受li沉积过程中的体积膨胀。这些结构特征诱导锂的均匀形核和非枝晶生长，产生一个稳定的锂金属负极(lotus-root-like carbon fibe
3、zhou等通过热灌注法合成具有能够预储存锂的赤铜矿(cu2+1o：具有金属过量缺陷的cu2o涂层的泡沫铜)(ccof)寄主。具有凹陷和波峰表面形态的ccof-li电极不仅可以降低局部电流密度，还可以使锂枝晶横向生长；此外，可以避免循环后在ccof-li电极表面形成“死锂”层。在对称电池中，ccof-li电极在超过500次循环中表现出优异的循环稳定性和较小的过电位；与硫正极相结合，锂硫电池中的ccof-li电极与锂箔电极相比，其电化学性能大大提高(cuprite-coated cu foam skeleton host enabling lateral growth oflithium dendrites for advanced li metal batteries.energy storage materials,2019,21,180-189)。
4、wang等通过原子层沉积和化学气相沉积的完美结合，巧妙地制备包裹在氮掺杂石墨烯类中空纳米球内的超薄mgf2纳米片(mgf2 nss@nghss)。mgf2纳米片形成的均匀连续的li-mg固溶内层可以降低成核过电位，诱导li选择性沉积到nghss的空腔中。得益于纳米片种子诱导成核和li限制生长的协同调制策略，设计的复合材料组装的对称电池具有超过1330小时的循环寿命(a dendrite-free lithium-metal anode enabled by designedultrathin mgf2 nanosheets encapsulated inside nitrogen-doped graphene-likehollow nanospheres.advanced materials,2022,34,2201801)。
5、虽然，以上的研究成果为解决锂金属枝晶生长问题提供了新思路，但其工艺复杂，操作过程繁琐，不利于工业化生产。因此，如何简单有效地抑制锂金属枝晶生长提高电化学性能并应用到实际生产中，仍是目前急需解决的技术问题。
技术实现思路
1、为解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种改性锂金属负极的制备方法。
2、本专利技术将有机溶剂、锂盐与改性添加剂混合均匀得到改性电解液，在惰性气体或氮气的氛围下，将改性电解液、正极与锂金属负极组装成电池，通过充放电循环反应，在锂金属负极表面形成固态电解质界面膜，得到改性锂金属负极。在充放电循环初期，改性电解液中的改性添加剂与负极的锂金属预先反应生成[ro＝c-o]n聚合物和licl，在锂金属负极界面原位地形成一层韧性的、强健的固态电解质界面膜(sei膜)，大大提高离子电导率，促进锂离子快速传输以及锂金属在负极均匀沉积，抑制反复锂剥离和沉积中的枝晶生长，具有循环性能佳、库伦效率高、安全性好、不需要添加额外的三维结构材料和隔层、操作简单、易于大规模生产等优点。
3、本专利技术的另一目的在于提供上述方法制得的改性锂金属负极。
4、本专利技术的又一目的在于提供的改性锂金属负极在锂金属电池领域中的应用。
5、本专利技术的再一目的在于提供的具有改性锂金属负极的锂金属二次电池。
6、本专利技术目的通过以下技术方案实现：
7、一种改性锂金属负极的制备方法，包括以下步骤：
8、(1)在惰性气体和/或氮气的氛围下，将有机溶剂、锂盐与改性添加剂混合均匀得到改性电解液，改性添加剂为四氯乙烯(c2cl4)、氯苯(c6h5cl)、6-氯-1,3-丁二烯(c4cl6)和六氯环己烷(c6h6cl6)中的至少一种；
9、(2)在惰性气体和/或氮气的氛围下，将改性电解液、正极与锂金属负极组装成电池，通过充放电循环反应，在锂金属负极表面形成固态电解质界面膜，得到改性锂金属负极。
10、优选地，步骤(1)所述改性电解液中的改性添加剂含量为0.01wt％～20wt％，更优选为0.01wt％～10wt％。
11、优选地，步骤(2)所述充放电循环次数为3～10次；沉积容量为0.1～3mah/cm2，电流密度为0.1～3ma/cm2。
12、优选地，步骤(1)所述改性电解液中的锂盐浓度为1mol/l～10mol/l，更优选为1mol/l～5mol/l。
13、优选地，步骤(1)所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)、高氯酸锂(liclo4)、四氟硼酸锂(libf4)、六氟砷酸锂(liaso6)、六氟磷酸锂(lipf6)、三氟甲磺酸锂(licf3so3)和六氟铝酸锂(li3alf6)中的至少一种；更优选为四氟硼酸锂(libf4)、六氟磷酸锂(lipf6)和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)中的至少一种。
14、优选地，步骤(1)所述有机溶剂为碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸亚乙烯酯(vc)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(mec)、碳酸甲丙酯(mpc)、碳酸二乙酯(dec)、1,3-二氧戊环(dol)、乙二醇二甲醚(dme)和二乙二醇二甲醚(dedm)中的至少一种。
15、更优选地，所述有机溶剂为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性锂金属负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种改性锂金属负极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述改性电解液中的改性添加剂含量为0.01wt％～20wt％；所述改性电解液中的锂盐浓度为1mol/L～10mol/L。
3.根据权利要求1所述一种改性锂金属负极的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述充放电循环次数为3～10次；沉积容量为0.1～3mAh/cm2，电流密度为0.1～3mA/cm2。
4.根据权利要求1所述一种改性锂金属负极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲磺酸锂和六氟铝酸锂中的至少一种；
5.权利要求1～4任一项所述制备方法制得的改性锂金属负极。
6.权利要求5所述改性锂金属负极在锂金属电池领域中的应用。
7.一种锂金属二次电池，其特征在于，组成包括正极、锂金属负极、改性电解液和隔膜；
8.根据权利要求7所述锂金属二次电池，其特征在于，所述改性电解液中的改性添加剂含
9.根据权利要求7所述锂金属二次电池，其特征在于，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲磺酸锂和六氟铝酸锂中的至少一种；
10.根据权利要求7所述锂金属二次电池，其特征在于，所述锂金属二次电池的正极为LiFePO4、LiFeMnPO4、LiV3(PO4)3、LixCoO2、LiyMnO2、LiNibCoaMn1-aO2、Li2TiO3、S、Se、Li、Cu、金属氧化物和金属硫化物中的至少一种，x、y、a、b的数值范围是0.4≤x≤1，0.4≤y≤1，0.5≤b≤1，0≤a≤0.2；
...【技术特征摘要】
1.一种改性锂金属负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种改性锂金属负极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述改性电解液中的改性添加剂含量为0.01wt％～20wt％；所述改性电解液中的锂盐浓度为1mol/l～10mol/l。
3.根据权利要求1所述一种改性锂金属负极的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述充放电循环次数为3～10次；沉积容量为0.1～3mah/cm2，电流密度为0.1～3ma/cm2。
4.根据权利要求1所述一种改性锂金属负极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲磺酸锂和六氟铝酸锂中的至少一种；
5.权利要求1～4任一项所述制备方法制得的改性锂金属负极。
6.权利要求5所述改性锂金属负极在锂金属电池领域中的应用。
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