[發明專利]一種鋰負極表面鈍化的方法

在審

• 申請號: 201911418097.7
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111129437A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 鄧偉;梁建華;周旭峰;劉兆平
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M4/1395
• 分類號: H01M4/1395;H01M4/04;H01M10/052
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 付麗

本發明提供了一種鋰負極表面鈍化的方法，包括以下步驟：A)將鋰鹽和有機溶劑混合，得到混合溶液；將金屬鋰片的表面進行預處理；B)將步驟A)得到的金屬鋰片置于混合溶液中，在電化學驅動下反應；C)按照步驟B)，重復進行金屬鋰片的處理。本申請提供了一種鋰負極表面鈍化的方法，通過采用特定的鋰鹽和有機溶劑且配制高濃度的鋰鹽溶液，使制備的鈍化層實現了厚度、機械強度、鋰離子遷移能力和隔離能力的同時兼顧、調節。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種鋰負極表面鈍化的方法。

背景技術

金屬鋰負極表面的化學活性是導致金屬鋰負極失效的原因之一。鑒于此如何實現金屬鋰負極表面的鈍化或者保護是非常重要的，因此負極鋰表面的鈍化層是必不可少的。鈍化層需要同時具有優異的機械強度、鋰離子在其間的遷移速度以及隔離電解液/金屬鋰負極的能力。因此，理想的金屬鋰表面鈍化的實現需要同時滿足上述三個條件。

常規的表面鈍化方法很多，例如：涂覆額外保護層，該種保護層雖然具有異常好的隔離和機械強度，但是均勻性和厚度控制不好；還有一種方法是利用金屬鋰負極表面的活性與其他溶劑直接反應，該反應的特點是利于控制反應時間來控制厚度，然后其組分的構成預先設計成分較少，難以實現較高的機械強度。因此，現有技術中金屬鋰表面鈍化難以實現厚度、隔離能力、機械強度和鋰離子遷移能力的同時兼顧。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種鋰負極表面鈍化的方法，該方法可使制備的鈍化層實現厚度、機械強度、鋰離子遷移能力和隔離能力的同時兼顧、調節。

有鑒于此，本申請提供了一種鋰負極表面鈍化的方法，包括以下步驟：

A)將鋰鹽和有機溶劑混合，得到混合溶液；

將金屬鋰片的表面進行預處理；

B)將步驟A)得到的金屬鋰片置于混合溶液中，在電化學驅動下反應；

C)按照步驟B)，重復進行金屬鋰片的處理；

所述鋰鹽為含氟元素且氫元素少的大陰離子鋰鹽；

所述有機溶劑為含氟元素、含有縮醛結構且氫元素少的有機溶劑；

所述混合溶液中鋰鹽的濃度為4.0～20.0M。

優選的，所述鋰鹽選自雙氟磺酰亞胺鋰鹽、六氟磷酸鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、三氟甲基磺酸鋰、九氟-1-丁烷磺酸鋰、2-(全氟烷基)乙基甲基丙烯酸酯、四氟硼酸鋰、六氟鋁酸鋰、六氟砷酸鋰、三氟醋酸鋰、六氟硅酸鋰、二氟磷酸鋰、二氟乙酸鋰、六氟代銻酸鋰、全氟己烷磺酸鋰和1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亞胺鋰中的一種或多種。

優選的，所述鋰鹽選自九氟-1-丁烷磺酸鋰、全氟己烷磺酸鋰或1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亞胺鋰。

優選的，所述有機溶劑選自甲基九氟丁醚、全氟乙烷、全氟三丁胺、十五氟三乙胺、全氟-1-丁基磺酰氟、磷酸三(2，2，2-三氟乙基)脂、全氟萘烷、全氟癸基三氯硅烷、全氟碘代丁烷和異氟醚中的一種或多種。

優選的，所述有機溶劑選自甲基九氟丁醚、磷酸三(2，2，2-三氟乙基)脂、全氟癸基三氯硅烷或異氟醚。

優選的，所述鋰鹽的濃度為6.0～12.0M。

優選的，所述電化學驅動的方式為：

將3～5節1.5V的干電池短接于鋰片兩端。

優選的，所述鋰片的厚度為45～200μm。

優選的，所述反應的時間為1～3min。

優選的，所述重復進行金屬鋰片的處理的次數為2～5次。