【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固态锂电池，具体涉及一种含有硅烷偶联剂修饰的锂负极的固态锂二次电池。
技术介绍
1、由于电动汽车和便携式电子设备的发展，锂二次电池得到越来越多的关注。为了进一步提高电池的能量密度，锂金属凭借高的理论比容量（3860 mah/g）和最低的氧化还原电势（-3.040 v vs.标准氢电极）等优势，成为具有潜力的下一代负极材料。但与目前商用电解液持续的副反应导致存在有锂枝晶的不可控生长，死锂形成，安全性差等问题。而采用固态电解质是一种有效的解决办法，但与电极间的界面问题限制了其应用。
2、为了解决上述问题，本领域的研究人员采用人工固态电解质界面层（sei），硅烷偶联剂修饰锂金属等方法来实现均匀的锂沉积。另外为了解决固态电解质代替电解液导致的刚性的固固界面阻抗等问题，原位聚合制备是一种有效的解决办法，如1,3-二氧戊环，碳酸亚乙烯酯等材料。然而聚合物电解质与锂金属间的界面问题导致的不均匀的离子沉积及其缓慢的离子传输仍未得到解决。
3、因此，如何实现聚合物固态电解质与锂金属两相间稳定紧密的接触，是应用固态锂金属电池需解决的问题之一。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：解决现有技术中存在的问题，提供一种含有硅烷偶联剂修饰的锂负极的固态锂二次电池，在1，3-二氧戊环原位聚合作为固态电解质的锂金属电池中使用硅烷偶联剂修饰锂负极，在制备过程中能够和1，3-二氧戊环同时被引发剂引发聚合，从而使1，3-二氧戊环与环氧乙烷官能团生成嵌段共聚物，最终实现硅烷偶联剂一
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种含有硅烷偶联剂修饰的锂负极的固态锂二次电池，所述固态锂二次电池由硅烷偶联剂修饰的锂负极、固态电解质、隔膜和正极组装而成；所述硅烷偶联剂为含环氧基团的链状化合物，其链状化合物的化学通式为a-si-r-b，其中a代表可水解基团，r代表任意连接基团，b代表非水解基团，非水解基团b至少包含有环氧乙烷功能团；所述固态电解质由体积比为5:1~9的1，3-二氧戊环和碳酸酯类电解液与六氟磷酸锂、氟代碳酸乙烯酯fec一起均匀混合后制备而成；所述固态锂二次电池中包含有由六氟磷酸锂同时引发1，3-二氧戊环和锂负极上硅烷偶联剂一端的环氧乙烷官能团进行阳离子开环聚合生成的嵌段共聚物。
3、所述非水解基团b为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷，3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种组合物。
4、所述硅烷偶联剂修饰的锂负极包括硅烷偶联剂修饰的锂金属负极、锂铝合金负极、锂镁合金负极和锂硼合金负极。
5、所述硅烷偶联剂修饰的锂负极通过以下制备方法得到：
6、s1、将硅烷偶联剂与四氢呋喃thf溶剂按体积比为1~9:1~9的比例均匀混合，得到溶液a；
7、s2、将锂金属浸泡到溶液a中，持续浸泡20~60min；
8、s3、将浸泡完的锂金属在50~100℃的温度下持续加热30~60min，得到硅烷偶联剂修饰的锂负极。
9、所述固态电解质中六氟磷酸锂的浓度为1~2m，氟代碳酸乙烯酯fec的质量分数为5wt%。
10、所述碳酸酯类电解质为碳酸丙烯酯pc、碳酸二甲酯dmc、碳酸二乙酯dec、碳酸二苯酯dpc、碳酸乙烯酯ec和碳酸甲乙酯emc中的一种或多种组合物。
11、所述正极为钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁钠、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、钛酸锂中的一种或多种组合物。
12、本专利技术的有益效果是：
13、1）本专利技术在1，3-二氧戊环原位聚合作为固态电解质的锂金属电池中使用硅烷偶联剂修饰锂负极，在制备过程中能够和1，3-二氧戊环同时被引发剂引发进行阳离子开环聚合，从而使1，3-二氧戊环与环氧乙烷官能团生成嵌段共聚物，最终实现硅烷偶联剂一端的氧化硅基团与锂金属之间形成牢固的li-o-si化学键，另一端通过形成嵌段共聚物连接聚合物电解质，提高两相相容性，实现稳定的sei层，实现快速的离子传输和均匀的锂离子溶解/沉积，从而提高固态锂金属电池的循环寿命。
14、2）本专利技术所制备的固态电解质具有高的锂离子电导率和离子迁移数，并且由于成为固态，杜绝了电解液泄露问题，提高电池的安全性。
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1.一种含有硅烷偶联剂修饰的锂负极的固态锂二次电池，其特征在于：所述固态锂二次电池由硅烷偶联剂修饰的锂负极、固态电解质、隔膜和正极组装而成；所述硅烷偶联剂为含环氧基团的链状化合物，其链状化合物的化学通式为A-Si-R-B，其中A代表可水解基团，R代表任意连接基团，B代表非水解基团，非水解基团B至少包含有环氧乙烷功能团；所述固态电解质由体积比为5:1~9的1，3-二氧戊环和碳酸酯类电解液与六氟磷酸锂、氟代碳酸乙烯酯FEC一起均匀混合后制备而成；所述固态锂二次电池中包含有由六氟磷酸锂同时引发1，3-二氧戊环和锂负极上硅烷偶联剂一端的环氧乙烷官能团进行阳离子开环聚合生成的嵌段共聚物。
2.根据权利要求1所述的一种含有硅烷偶联剂修饰的锂负极的固态锂二次电池，其特征在于：所述非水解基团B为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷，3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种组合物。
3.根据权利要求1所述的一种含有硅烷偶联剂修饰的锂负极的固态锂二次电池，其特征在于：所述硅烷偶联剂修饰的锂负极包括硅烷偶联剂修饰的锂金属负极、锂铝合金负
4.根据权利要求1或3所述的一种含有硅烷偶联剂修饰的锂负极的固态锂二次电池，其特征在于：所述硅烷偶联剂修饰的锂负极通过以下制备方法得到：
5.根据权利要求1所述的一种含有硅烷偶联剂修饰的锂负极的固态锂二次电池，其特征在于：所述固态电解质中六氟磷酸锂的浓度为1~2M，氟代碳酸乙烯酯FEC的质量分数为5wt%。
6.根据权利要求1所述的一种含有硅烷偶联剂修饰的锂负极的固态锂二次电池，其特征在于：所述碳酸酯类电解质为碳酸丙烯酯PC、碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸二苯酯DPC、碳酸乙烯酯EC和碳酸甲乙酯EMC中的一种或多种组合物。
7.根据权利要求1所述的一种含有硅烷偶联剂修饰的锂负极的固态锂二次电池，其特征在于：所述正极为钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁钠、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、钛酸锂中的一种或多种组合物。
...【技术特征摘要】
1.一种含有硅烷偶联剂修饰的锂负极的固态锂二次电池，其特征在于：所述固态锂二次电池由硅烷偶联剂修饰的锂负极、固态电解质、隔膜和正极组装而成；所述硅烷偶联剂为含环氧基团的链状化合物，其链状化合物的化学通式为a-si-r-b，其中a代表可水解基团，r代表任意连接基团，b代表非水解基团，非水解基团b至少包含有环氧乙烷功能团；所述固态电解质由体积比为5:1~9的1，3-二氧戊环和碳酸酯类电解液与六氟磷酸锂、氟代碳酸乙烯酯fec一起均匀混合后制备而成；所述固态锂二次电池中包含有由六氟磷酸锂同时引发1，3-二氧戊环和锂负极上硅烷偶联剂一端的环氧乙烷官能团进行阳离子开环聚合生成的嵌段共聚物。
2.根据权利要求1所述的一种含有硅烷偶联剂修饰的锂负极的固态锂二次电池，其特征在于：所述非水解基团b为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷，3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种组合物。
3.根据权利要求1所述的一种含有硅烷偶联剂修饰的锂负极的固态锂二次电池，其特征在于：所述硅烷偶...
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