一种采用表面合金化锂负极的高比能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种采用表面合金化锂负极的高比能电池及其制备方法，将能与锂箔反应的金属单质或者金属化合物溶解于有机溶剂中形成前驱体溶液，将前驱体溶液喷涂在锂箔表面静置、反应一段时间后，将多余液体擦除，烘干去除溶剂，得到表面存在合金化修饰层的金属锂负极，采用高比能正极、醚类电解质、表面合金化锂负极、陶瓷涂层隔膜，通过Z字叠片的方式制备高比能软包装锂金属电池。表面合金化可以促进锂离子的均匀沉积，抑制锂枝晶的产生，修饰层形成的屏障有效阻止电解质与锂金属的副反应发生，起到稳定界面的作用，修饰后的锂金属制备高比能电池具有更高的循环稳定性。这种方法简单易行，适合大规模制备，为产业化生产提供了切实可行的途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学电源，特别是涉及一种采用表面合金化锂负极的高比能电池其制备方法。

技术介绍

1、锂金属具有质地轻，延展性好，导电性强等优点，它具有非常活泼的电化学特性，电极电位为-3.041v，理论比容量高迗3860mah/g，是目前发现的质量能量密度最大的金属之一。采用锂金属替换锂离子电池中的插层式负极，能够大幅提升储能电池的能量密度，甚至可以获得比能量超高750wh/kg的电池体系，拓展了二次电池的应用方向。

2、然而，锂金属二次电池的应用仍面临诸多问题：首先，锂金属在循环过程中，会存在表面电荷分布不均匀的问题，从而产生锂枝晶，而锂枝晶的生长会刺穿隔膜造成电池短路，引发安全隐患；其次，界面副反应、枝晶等问题会导致“死锂”的大量产生，影响电池循环的可逆性，造成容量的跳水式降低；再次，锂金属非常活泼，会与空气或水迅速发生反应，导致电池制备条件更为苛刻，且薄层锂金属质地粘、强度差，不易操作，造成制造可控性和成本的上升。

3、针对高比能电池的设计，必须要考虑锂金属负极的可靠性，对锂负极进行改性是提高锂金属电池性能最直接也是最有效的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种采用表面合金化锂负极的高比能电池的制备方法，其特征在于，采用高比能正极、醚类电解质、表面合金化锂负极、陶瓷涂层隔膜，通过Z字叠片的方式制备高比能软包装锂金属电池，其中表面合金化锂负极的制备方法为：将能与锂箔反应的金属单质或者金属化合物溶解于有机溶剂中形成前驱体溶液，将前驱体溶液喷涂在锂箔表面静置，反应一段时间后，将多余液体擦除，烘干去除溶剂，得到表面存在合金化修饰层的金属锂负极。

2.根据权利要求1所述采用表面合金化锂负极的高比能电池的制备方法，其特征在于，反应的环境湿度为0.1％—1％，反应温度为0℃—40℃，反应时间为2分钟-2小时，烘干温度为20℃-80℃。...

【技术特征摘要】

1.一种采用表面合金化锂负极的高比能电池的制备方法，其特征在于，采用高比能正极、醚类电解质、表面合金化锂负极、陶瓷涂层隔膜，通过z字叠片的方式制备高比能软包装锂金属电池，其中表面合金化锂负极的制备方法为：将能与锂箔反应的金属单质或者金属化合物溶解于有机溶剂中形成前驱体溶液，将前驱体溶液喷涂在锂箔表面静置，反应一段时间后，将多余液体擦除，烘干去除溶剂，得到表面存在合金化修饰层的金属锂负极。

2.根据权利要求1所述采用表面合金化锂负极的高比能电池的制备方法，其特征在于，反应的环境湿度为0.1％—1％，反应温度为0℃—40℃，反应时间为2分钟-2小时，烘干温度为20℃-80℃。

3.根据权利要求1所述采用表面合金化锂负极的高比能电池的制备方法，其特征在于，所述合金化修饰层厚度为100nm-1μm，合金化修饰层中合金化元素与锂元素的摩尔比为1:1—1:6。

4.根据权利要求1所述采用表面合金化锂负极的高比能电池的制备方法，其特征在于，所述金属单质或者金属化合物为硝酸锂、亚硝酸锂、硝酸铵、硝酸钠、硝酸钾、三乙胺三氢氟酸盐、吡啶氢氟酸盐、三聚氰胺氢氟酸盐、四正丁基二氟化铵氢氟酸盐、四乙基氟化铵四氢氟酸盐、n、n-二异丙基乙胺三氢氟酸盐、银纳米线、石墨烯量子点、锌纳米线中的一种或者多种组合。

5.根据权利要求1所述采用表面合金化锂负极的高比能电池的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为四氢呋喃、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙腈、异丙醚、丙酮、丁酮、异丙醇、丁醇、己烷、环己烷、n-n二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、苯、甲苯、二甲基亚砜、四氯化碳、三氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，杨宗凡，庞辉，赵冬梅，王帆帆，于智航，刘兴江，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：