[發(fā)明專利]一種多重保護(hù)的鋰金屬負(fù)極片

在審

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• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106654172A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 靳承鈾;鄭媛媛;薛馳;繆永華
• 申請（專利權(quán)）人: 中天儲能科技有限公司
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M10/0525
• 代理公司: 北京一格知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11316
• 代理人: 滑春生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多重保護(hù)的鋰金屬負(fù)極片。

背景技術(shù)

隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，人們對鋰電池提出了更高的能量密度的要求，尤其是當(dāng)前，隨著燃料電池關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破，以及加氫站在國外的試點(diǎn)，燃料電池被人們普遍譽(yù)為下一代或者未來的能量儲存方式，如果鋰離子電池的能量密度不能達(dá)到400wh/kg的話，實(shí)際上在未來與燃料電池的競爭上不具備任何優(yōu)勢。研究學(xué)者和企業(yè)，都在不斷的想辦法提升電池的能量密度，鋰金屬負(fù)極因?yàn)槠浔饶芰扛吆唾|(zhì)地輕，被大家認(rèn)定為提高電池能量密度最佳的負(fù)極材料。鋰金屬作為負(fù)極材料，在1962年就開始被人們研究，但是因?yàn)殇嚱饘僭诔浞烹娺^程中易產(chǎn)生鋰枝晶，由鋰枝晶引起的容量損失以及安全問題讓后來的研究者望而卻步。

近年來隨著固態(tài)電池的興起，以及技術(shù)的發(fā)展，對于鋰金屬負(fù)極的研究又開始了一個新的紀(jì)元，不少研究者都在進(jìn)行鋰負(fù)極的表面改性，其中LiPON膜的應(yīng)用一般在超薄固態(tài)電池中，而PEO基的固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)用在固態(tài)電池中，但前者會在一般固態(tài)電解質(zhì)或液態(tài)電解液中隨著循環(huán)的進(jìn)行產(chǎn)生大量的裂紋甚至粉化，而后者則容易在長期循環(huán)后對枝晶的抑制效果減弱，兩種復(fù)合層的應(yīng)用則會發(fā)揮各自的優(yōu)勢，使鋰金屬電池的循環(huán)壽命得到極大的提高，目前此種方案應(yīng)用到液態(tài)電解液中或固態(tài)電池中還未見相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，現(xiàn)提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)鋰金屬負(fù)極在液體和固態(tài)電池中的應(yīng)用的多重保護(hù)的鋰金屬負(fù)極片。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種多重保護(hù)的鋰金屬負(fù)極片，包括金屬鋰基體，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：還包括保護(hù)層，所述保護(hù)層為單層保護(hù)層或多層保護(hù)層，所述保護(hù)層置于金屬鋰基體之上；

所述單層保護(hù)層為鋰磷氧氮薄膜保護(hù)層；

所述多層保護(hù)層為鋰磷氧氮薄膜保護(hù)層和聚氧化乙烯聚合物電解質(zhì)膜，所述聚氧化乙烯聚合物電解質(zhì)膜包括單純的聚氧化乙烯聚合物或者聚氧化乙烯與聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的混合聚合物，所述的聚合物電解質(zhì)中包括濃度為0.1-10M的鋰鹽。

進(jìn)一步的，所述金屬鋰基體的厚度為1um-100um。

進(jìn)一步的，所述單層保護(hù)層的厚度為0.05um-2um，所述多層保護(hù)層的厚度為1-10um。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明采用鋰磷氧氮薄膜保護(hù)層和聚氧化乙烯聚合物電解質(zhì)膜的復(fù)合膜，可以降低鋰枝晶刺穿隔膜的風(fēng)險，對鋰金屬負(fù)極表面進(jìn)行保護(hù)，提升鋰離子電池的循環(huán)壽命和安全性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明單層保護(hù)層的鋰金屬負(fù)極截面圖；

圖2為本發(fā)明多層保護(hù)層的鋰金屬負(fù)極截面圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示的一種多重保護(hù)的鋰金屬負(fù)極片，包括金屬鋰基體1，還包括保護(hù)層，保護(hù)層為單層保護(hù)層或多層保護(hù)層，保護(hù)層置于金屬鋰基體1之上；單層保護(hù)層為鋰磷氧氮薄膜保護(hù)層2；多層保護(hù)層為鋰磷氧氮薄膜保護(hù)層和聚氧化乙烯聚合物電解質(zhì)膜3，聚氧化乙烯聚合物電解質(zhì)膜3包括單純的聚氧化乙烯聚合物或者聚氧化乙烯與聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的混合聚合物，所述的聚合物電解質(zhì)中包括濃度為0.1-10M的鋰鹽，其中鋰鹽包括但不限于高氯酸鋰（LiClO₄）、二草酸硼酸鋰（LiBOB）、二（三氟甲基磺酰）鋰（LiTFS）等，而且單層保護(hù)的負(fù)極片主要應(yīng)用在液態(tài)鋰金屬電池里邊，多層保護(hù)的負(fù)極片主要應(yīng)用在固態(tài)鋰金屬電池里邊。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。