[發明專利]一種高比表面積金屬鋰負極及其制備和應用

有效

• 申請號: 201711256981.6
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN109873111B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 張華民;陳雨晴;張洪章;李先鋒;于瀅
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/134;H01M4/1395;H01M10/052
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種高比表面積金屬鋰負極制備方法，其特征在于：

以高分子聚合物、鋰鹽、無機納米粒子為原料制成聚合物電解質片層，將聚合物電解質片層置于金屬鋰帶上方，從最右端逆時針卷繞，制備高比表面積金屬鋰負極；

所述的高分子聚合物為聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或二種以上；

所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、二草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、三氟甲基磺酸鋰、雙氟磺酸亞胺鋰、高氯酸鋰中的一種或二種以上；

所述無機納米粒子為二氧化硅、碳酸鈣、二氧化鈦、二氧化錳、二氧化鋯、氧化銅、三氧化二鋁及金、銀、鐵、銅中的一種或二種以上。

2.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

所述的高比表面積金屬鋰負極的制備步驟如下：

(1)將鋰鹽溶解在溶劑中，加入無機納米粒子，超聲0.2～5h以分散均勻；

再加入高分子聚合物，攪拌1～48h得到透明均一的溶液；

將溶液以刮涂在平整的玻璃板或聚四氟乙烯板上，50～200℃下干燥1～48h，得到聚合物電解質片層；

(2)在相對濕度0.1％的條件下，將制得的聚合物電解質片層裁剪為0.1～5mm寬的帶狀，鋰帶裁剪為同樣寬度的帶狀，將聚合物電解質片層置于金屬鋰帶上方，從最右端逆時針卷繞，得到高比面積金屬鋰負極。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：

所述溶劑為水、乙腈、二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲醇、乙醇、丙酮、乙二醇、環己烷、石油醚中的一種或二種以上；

所述聚合物電解質溶液的組成為：鋰鹽的質量分數為1～90％，無機納米粒子的質量分數為1～50％，高分子聚合物的質量分數為1～50％；

所述聚合物電解質溶液刮涂厚度為50～2000μm。

4.一種權利要求1-3任一制備方法制備獲得的高比表面積金屬鋰負極結構。

5.按照權利要求4所述高比表面積金屬鋰負極結構，其特征在于：

所述聚合物電解質片層的厚度為1～500μm，根據不同的使用需求，可使用該種方法卷繞得到不同形狀的金屬鋰負極。

6.一種權利要求4或5所述高比表面積金屬鋰負極的應用，其特征在于：

所述金屬鋰負極可應用于鋰金屬電池中。