改性锂负极及其制备方法、锂金属电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115863603A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211715696.7(22)申请日2022.12.29(71)申请人北京恩力动力技术有限公司地址102628北京市大兴区金盛大街2号院13号楼5层501室(72)发明人宋恒旭黄飞刘晓颜廷轩车勇(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师王焕(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书2页说明书8页(54)发明名称改性锂负极及其制备方法、锂金属电池(57)摘要本发明涉及锂金属电池技术领域，尤其是涉及一种改性锂负极及其制备方法、锂金属电池。改性锂负极，包括：锂负极基体；附着于所述锂负极基体表面的锂铋合金层；以及原位聚合形成于所述锂铋合金层表面的聚合物层。本发明通过在锂负极表面构筑高电导率合金层、配合原位聚合形成的聚合物层，锂负极界面结合更稳定，电导率更高，降低了界面接触阻抗，在提高锂金属与聚合物界面接触稳定性的同时提高其界面电化学性能。CN115863603ACN115863603A权利要求书1/2页1.改性锂负极，其特征在于，包括：锂负极基体；附着于所述锂负极基体表面的锂铋合金层；以及原位聚合形成于所述锂铋合金层表面的聚合物层。2.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述锂铋合金层的厚度为0.01～5μm；和/或，所述聚合物层的厚度为3～25μm。3.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述锂铋合金层包括锂铋合金和卤化锂；优选的，所述锂铋合金层中，所述卤化锂的含量为0.1wt％～5wt％。4.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述聚合物层包括聚合物、锂盐和铋盐；优选的，所述聚合物层中，所述锂盐的含量为10wt％～50wt％；优选的，所述聚合物层中，所述铋盐的含量为0.01wt％～1wt％。5.根据权利要求1所述的改性锂负极，其特征在于，所述聚合物层的前驱体包括1,3‑二氧戊环、氟化碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、聚乙二醇二甲醚和聚乙二醇二丙烯酸酯中的任一种或多种。6.权利要求1～5任一项所述的改性锂负极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)锂负极与铋盐反应，得到含锂铋合金层的修饰锂负极；(b)聚合物前驱体在锂盐和铋盐的作用下，在所述修饰锂负极的界面进行原位聚合，形成聚合物层；优选的，所述锂负极与铋盐反应包括：所述锂负极于含铋盐的溶液中进行反应。7.根据权利要求6所述的改性锂负极的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，具有如下特征(1)～(4)中的至少一种：(1)所述铋盐包括铋的卤化物；(2)所述反应的时间为1～60min；(3)所述含铋盐的溶液中，所述铋盐的浓度为1～50mmol/L；(4)所述含铋盐的溶液中，溶剂包括N‑甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二甲基亚砜和乙二醇中的至少一种。8.根据权利要求6所述的改性锂负极的制备方法，其特征在于，步骤(b)包括：所述修饰锂负极于含聚合物前驱体、锂盐和铋盐的混合物中进行反应，得到改性锂负极；或者，步骤(b)包括：将含聚合物前驱体、锂盐和铋盐的混合物喷涂于所述修饰锂负极表面进行反应，得到改性锂负极；优选的，步骤(b)中，所述反应的温度为10～60℃，所述反应的时间为0.01～20h；优选的，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂和双氟草酸硼酸锂中的至少一种。9.根据权利要求8所述的改性锂负极的制备方法，其特征在于，具有如下特征中的至少一个：所述混合物中，所述锂盐的浓度为0.5～3mol/L；2CN115863603A权利要求书2/2页所述混合物中，所述铋盐的浓度为1～50mmol/L。10.锂金属电池，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述改性锂负极或权利要求5～9任一项所述的改性锂负极的制备方法制得的改性锂负极。3CN115863603A说明书1/8页改性锂负极及其制备方法、锂金属电池技术领域[0001]本发明涉及锂金属电池技术领域，尤其是涉及一种改性锂负极及其制备方法、锂金属电池。背景技术[0002]目前市售锂离子电池用碳材料作为负极，限制了锂电池能量密度的提升。而锂金属作为负极可大幅提升电池的能量密度。但锂金属负极在充电过程中容易在表面形成“锂枝晶”，会刺穿隔膜导致电池短路。因此，许多研究通过对电解液的优化形成更稳定的SEI膜。此外，还有对锂金属负极进行表面处理如人工合成SEI膜以及表面修饰来稳定锂金属负极，但人工合成SEI膜在界面接触的阻抗较大。[0003]有鉴于此，特提出本发明。发明内容[0004]本发明的一个目的在于提供改性锂负极，以解决现