[發(fā)明專利]一種鋰金屬負(fù)極的保護(hù)方法、鋰金屬負(fù)極及鋰電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810140369.0
• 申請(qǐng)日: 2018-02-11
• 公開（公告）號(hào): CN108365178B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘躍德;徐延銘;李俊義;李素麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海冠宇電池股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/1395
• 分類號(hào): H01M4/1395;H01M4/134;H01M4/62;H01M10/052;H01M12/08
• 代理公司: 廣東朗乾律師事務(wù)所 44291
• 代理人: 楊煥軍

一種鋰金屬負(fù)極的保護(hù)方法、鋰金屬負(fù)極及鋰電池，通過(guò)在鋰金屬負(fù)極表面上形成保護(hù)層，將陰離子聚合物和氮化硼分散在有機(jī)溶劑中制得分散液；將分散液涂覆于鋰金屬負(fù)極的表面；干燥后在鋰金屬負(fù)極表面形成保護(hù)層。通過(guò)復(fù)合保護(hù)層既可實(shí)現(xiàn)鋰離子的選擇性傳導(dǎo)，還可使鋰離子均勻沉積在鋰金屬負(fù)極表面，同時(shí)防止鋰枝晶的穿出，從而得到穩(wěn)定的鋰金屬負(fù)極，運(yùn)用于鋰電池中，可以提高鋰電池的循環(huán)性能和安全性能，并得到高能量密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種保護(hù)鋰金屬負(fù)極的方法，鋰金屬負(fù)極及鋰電池。

背景技術(shù)

隨著化石能源的不斷消耗以及環(huán)境污染問(wèn)題的日益加劇，新型可再生能源的開發(fā)和有效利用成為人類的重要課題。近年來(lái)，純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車以及無(wú)人機(jī)等進(jìn)入了快速發(fā)展和普及的階段，研究和開發(fā)出相應(yīng)的能夠相匹配的高安全性儲(chǔ)能設(shè)備成為亟需攻克的技術(shù)難題之一。太陽(yáng)能和風(fēng)能作為替代煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源的可再生清潔能源，已逐步應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。但由于太陽(yáng)能和風(fēng)能等新能源存在間歇性的特點(diǎn)，在海陸空交通工具上應(yīng)用時(shí)需要低價(jià)的大容量的高能量密度的電能存儲(chǔ)器件配合使用。全固態(tài)鋰電池以及鋰硫電池、鋰空氣電池都有望提供比目前的鋰離子電池更優(yōu)質(zhì)的能量?jī)?chǔ)存解決方案，而這些電池的一個(gè)共同特點(diǎn)是都利用了鋰金屬負(fù)極的高能量密度(3800mAh/g)的特性。

然而，和傳統(tǒng)的石墨負(fù)極相比，鋰金屬負(fù)極也有明顯的缺點(diǎn)，例如鋰金屬負(fù)極具有非常高的反應(yīng)活性，會(huì)和電解液以及電解液中的組分發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生損耗；同時(shí)，鋰金屬負(fù)極由于其不穩(wěn)定的SEI膜，還會(huì)產(chǎn)生粉化和死鋰現(xiàn)象，同樣也導(dǎo)致了鋰金屬的損耗。因此，如何對(duì)鋰金屬負(fù)極進(jìn)行有效保護(hù)是關(guān)鍵技術(shù)之一。為了保護(hù)鋰金屬負(fù)極，在鋰金屬表面涂覆保護(hù)涂層是一項(xiàng)高效可行的技術(shù)，如公開號(hào)為CN105140449A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)、公開號(hào)為CN104716381A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)以及公開號(hào)為CN106486699A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)都公開了通過(guò)在金屬鋰負(fù)極上設(shè)置保護(hù)層，以抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)、防止負(fù)極鋰離子與電解液中的組分發(fā)生反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)鋰金屬負(fù)極的保護(hù)。但隨著人們對(duì)鋰電池性能的要求越來(lái)越高，依然存在需更好地對(duì)金屬鋰負(fù)極進(jìn)行保護(hù)以及提高鋰電池的安全性能的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋰金屬負(fù)極的保護(hù)方法、鋰金屬負(fù)極以及使用該鋰金屬負(fù)極的鋰電池，可以改善電池的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：

鋰金屬負(fù)極的保護(hù)方法，在鋰金屬負(fù)極表面上形成保護(hù)層，步驟如下：

將陰離子聚合物和氮化硼分散在有機(jī)溶劑中制得分散液；

將分散液涂覆于鋰金屬負(fù)極的表面；

干燥后在鋰金屬負(fù)極表面形成保護(hù)層。

可選的，制備分散液時(shí)，陰離子聚合物和氮化硼的混合比例為陰離子聚合物占兩者總質(zhì)量的10％～90％。

可選的，所述陰離子聚合物含有羧酸陰離子基團(tuán)或磺酸陰離子基團(tuán)。

可選的，所述陰離子聚合物中的聚合物為全氟磺酸、聚丙烯酸、海藻酸、馬來(lái)酸丙烯酸共聚物、陰離子聚丙烯酰胺、陰離子表面活性劑、陰離子樹脂、磺化聚苯乙烯、磺化聚苯乙炔、磺化聚乙烯醇、磺化聚碳酸酯、磺化聚芳烴、磺化聚醚砜、磺化聚芳醚砜、磺化聯(lián)苯聚醚醚砜、磺化聚砜、磺化聚苯并咪(噻)唑、磺化聚芳醚、磺化聚苯醚、磺化聚苯胺、磺化聚芳醚酮、磺化聚芳醚腈酮、磺化聚芳醚腈酮砜、磺化聚芳醚腈酮酮、磺化聚芳醚酮砜、磺化聚芳醚酮酮砜、磺化聚苯胺、磺化聚醚酮、磺化聚醚酮酮、磺化聚醚醚酮、磺化聚醚醚酮酮或磺化聚酰亞胺中的一種。

可選的，所述氮化硼為納米片狀的氮化硼。