具有人工界面保护层的电极及其制备方法和碱金属电池技术

本发明专利技术公开了具有人工界面保护层的电极及其制备方法和碱金属电池，涉及锂电池技术领域。本发明专利技术提供的人工界面保护层含有特定比例的碱金属化坡缕石（如Li‑Pal）和热塑性聚氨酯弹性体（TPU），表面带负电荷特征的Li‑Pal表现出卓越的Li<supgt;+</supgt;亲和力，可以减轻Li<supgt;+</supgt;浓度梯度，促进Li的均匀沉积。TPU的高弹性可以抑制循环过程中锂枝晶的生长和刺穿，同时Li‑Pal的Si‑O和TPU的N‑H之间形成的氢键显著增强了保护层的结构稳定性。该杂化层修饰的电极性能优于对应的裸电极，具有高机械稳定性和抑制锂（或钠）枝晶生长能力，有利于提高电池的循环性能，表现出良好的实用性和经济价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碱金属电池，具体而言，涉及具有人工界面保护层的电极及其制备方法和碱金属电池。

技术介绍

1、随着对高能量密度可充电电池的需求不断增长，需要开发新的电极材料和先进的电池系统。锂金属具有超高的比容量（3860 mah g-1）和最低的电化学电位（-3.04 v vs.she），是锂电池负极的理想候选者。然而，锂金属负极和有机电解质之间不稳定的界面引起的某些挑战阻碍了锂金属电池的商业应用。锂金属的无宿主特征通常会出现不可接受的体积膨胀，进一步促进不可控的锂枝晶生长。在循环过程中锂枝晶的快速生长会刺穿隔膜，特别是在高电流密度条件下，引发严重的安全隐患。此外，锂金属和溶剂分子之间严重的寄生反应不断消耗锂源和电解质，导致电池的库伦效率较低。而且在电镀/剥离过程中，锂负极的体积变化会使脆弱的固体电解质界面（sei）持续破裂和重建，导致电池的极化和容量衰减增加。

2、为了解决锂金属负极的界面问题，目前主要的优化方法有电解质优化和人工界面工程策略。电解质优化通过改变溶剂成分或引入促进li+扩散的功能添加剂来提高sei的稳定性和离子导电性。然而，原位本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有人工界面保护层的电极，其特征在于，包括电极基体，在所述电极基体表面形成有人工界面保护层，所述人工界面保护层包括碱金属化坡缕石和热塑性聚氨酯弹性体，碱金属化坡缕石和热塑性聚氨酯弹性体的质量比为1：（5-20）；

2.根据权利要求1所述的具有人工界面保护层的电极，其特征在于，碱金属化坡缕石和热塑性聚氨酯弹性体的质量比为1：（7-11）。

3.根据权利要求1或2所述的具有人工界面保护层的电极，其特征在于，所述电极基体为金属锂、合金锂或负极极片中的至少一种；

4.一种权利要求1-3中任一项所述具有人工界面保护层的电极的制备方法，其特征在于，包括：将...

【技术特征摘要】

1.一种具有人工界面保护层的电极，其特征在于，包括电极基体，在所述电极基体表面形成有人工界面保护层，所述人工界面保护层包括碱金属化坡缕石和热塑性聚氨酯弹性体，碱金属化坡缕石和热塑性聚氨酯弹性体的质量比为1：（5-20）；

2.根据权利要求1所述的具有人工界面保护层的电极，其特征在于，碱金属化坡缕石和热塑性聚氨酯弹性体的质量比为1：（7-11）。

3.根据权利要求1或2所述的具有人工界面保护层的电极，其特征在于，所述电极基体为金属锂、合金锂或负极极片中的至少一种；

4.一种权利要求1-3中任一项所述具有人工界面保护层的电极的制备方法，其特征在于，包括：将碱金属化坡缕石、热塑性聚氨酯弹性体和第一溶剂混合得到浆液；

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属化坡缕石和所述热塑性聚氨酯弹性体的总重量与所述第一溶剂的质量比为（5-15）：100；

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【专利技术属性】
技术研发人员：卢明莉，
申请(专利权)人：佛山大学，
类型：发明
国别省市：