锂金属负极及其制备方法和锂金属、锂硫、锂空气电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110600677A(43)申请公布日2019.12.20(21)申请号201910765069.6(22)申请日2019.08.19(71)申请人南方科技大学地址518055广东省深圳市南山区西丽学苑大道1088号(72)发明人邓永红韩兵(74)专利代理机构深圳中一专利商标事务所44237代理人曹小翠(51)Int.Cl.H01M4/13(2010.01)H01M4/139(2010.01)H01M10/052(2010.01)H01M12/06(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图6页(54)发明名称锂金属负极及其制备方法和锂金属、锂硫、锂空气电池(57)摘要本发明涉及锂电池技术领域，具体提供一种锂金属负极及其制备方法和锂金属、锂硫、锂空气电池。所述锂金属负极，包括锂金属片以及附着在所述锂金属片表面的液态金属合金层。本发明的锂金属负极由于表面附着有一层液态金属合金层，该液态金属合金层可以有效地减少甚至杜绝锂金属负极组装成锂金属电池或者锂硫电池或者锂空气电池后锂金属片枝晶化的可能性，也减少电解液被大量消耗的可能性，同时，由于液态金属合金层具有良好的锂离子电导率和电子电导率，能够有效提高锂金属电池、锂硫电池、锂空气电池的容量及循环寿命等电化学性能。CN110600677ACN110600677A权利要求书1/1页1.一种锂金属负极，其特征在于，所述锂金属负极包括锂金属片以及附着在所述锂金属片表面的液态金属合金层。2.如权利要求1所述的锂金属负极，其特征在于，所述液态金属合金层为铟、锡中的至少一种金属与镓金属形成的液态金属合金层。3.如权利要求1或2所述的锂金属负极，其特征在于，按照质量比，所述液态金属合金层中镓：铟：锡＝(5～10)：(0～5)：(0～2)，其中，铟和锡不同时取0值。4.如权利要求1或2所述的锂金属负极，其特征在于，所述液态金属合金层的厚度为(1～10)μm。5.一种锂金属负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将铟、锡中的至少一种金属与镓金属进行混料熔融，获得液态金属合金；将得到的所述液态金属合金沉积至锂金属片两表面形成液态金属合金层，得到锂金属负极。6.如权利要求5所述的锂金属负极的制备方法，其特征在于，按照质量比，所述液态金属合金层中镓：铟：锡＝(5～10)：(0～5)：(0～2)，其中铟和锡不同时取0值。7.如权利要求5或6所述的锂金属负极的制备方法，其特征在于，所述液态金属合金层的厚度为(1～10)μm。8.一种锂金属电池，包括负极，其特征在于，所述负极为权利要求1～4任一项所述的锂金属负极；或者，所述负极为权利要求5～7任一项所述的锂金属负极的制备方法制备得到的锂金属负极。9.一种锂硫电池，包括负极，其特征在于，所述负极为权利要求1～4任一项所述的锂金属负极；或者，所述负极为权利要求5～7任一项所述的锂金属负极的制备方法制备得到的锂金属负极。10.一种锂空气电池，包括负极，其特征在于，所述负极为权利要求1～4任一项所述的锂金属负极；或者，所述负极为权利要求5～7任一项所述的锂金属负极的制备方法制备得到的锂金属负极。2CN110600677A说明书1/8页锂金属负极及其制备方法和锂金属、锂硫、锂空气电池技术领域[0001]本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种锂金属负极及其制备方法和锂金属、锂硫、锂空气电池。背景技术[0002]目前商业锂电池使用的负极材料以石墨为主，石墨材料的理论比容量仅为372mAh/g，难以满足新型高能量密度锂电池的应用需求。相比石墨材料，锂金属的比容量为3860mAh/g、还原电势为-3.040V，其比容量远高于石墨材料，同时还原电势达到目前负极材料的最低值，此外还具有较低的密度和优异的机械柔性等优势，被认为极具竞争力的下一代高能量密度二次电池负极材料，因而被认为是锂电池的“圣杯”。但是，锂金属负极在充电过程中，极易生长锂枝晶，锂枝晶的存在一方面会刺破隔膜，导致负极与正极接触造成电池内部短路，产生热失效，引发自燃或者爆炸等风险；另一方面，锂枝晶为疏松多孔结构，易脱落形成无电化学活性的“死锂”，损失容量。此外，由于锂枝晶的生长，使得负极比表面积增大，大量消耗电解液形成新的固态电解质膜(SEM膜)，造成电池容量衰减及循环寿命降低。因此，锂金属作为负极时会严重阻碍锂金属电池、锂硫电池及锂空气电池的商业化应用。发明内容[0003]针对目前锂金属作为锂金属电池或者锂硫电池或者锂空气电池的负极时容易产生枝晶，影响电池容量、循环寿命等问题，本发明提供一种锂金属负极及其制备方法。[0004]进一步地，本发明还提供包括上述锂金属负极的锂金属电池、锂硫电池及锂空气电池。[0005]为实现上述发明目的，本发明的技