[發(fā)明專利]一種鈍化鋰粉及其制備方法和用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010115165.9
• 申請(qǐng)日: 2020-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113380989B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何天賢;羅海英;周萌;范偉貞;高遠(yuǎn)鵬;趙經(jīng)緯;徐三善;徐金富
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州天賜高新材料股份有限公司;九江天賜高新材料有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;B22F1/102;B22F9/04;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州市科豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44467
• 代理人: 羅嘯秋

本發(fā)明涉及一種鈍化鋰粉及其制備方法和用途。所述鈍化鋰粉包括鋰粉和位于所述鋰粉表面的保護(hù)層，所述保護(hù)層為有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料；所述有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料中的有機(jī)物包括發(fā)泡劑的分解產(chǎn)物及其分解產(chǎn)物與鋰反應(yīng)生成的有機(jī)鋰化合物，所述有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料中的無(wú)機(jī)物包括Lisubgt;3/subgt;N、Lisubgt;2/subgt;S或LiNOsubgt;3/subgt;中的任意一種或至少兩種的組合，采用上述鈍化鋰粉作為負(fù)極材料，其能有效抑制或阻止鋰枝晶的生長(zhǎng)，由其作為負(fù)極材料構(gòu)建得到的全固態(tài)電池具有高度穩(wěn)定的循環(huán)性能，且所述鈍化鋰粉的制備方法簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，有利于促進(jìn)全固態(tài)電池的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于全固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鈍化鋰粉及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

全固態(tài)電池是未來(lái)電池技術(shù)的必然發(fā)展趨勢(shì)，而鋰金屬負(fù)極的界面問(wèn)題是固態(tài)電池的最關(guān)鍵待解決問(wèn)題之一；對(duì)于鋰金屬負(fù)極，主要是界面穩(wěn)定性問(wèn)題。鋰是一種活潑金屬，在循環(huán)過(guò)程中會(huì)有鋰枝晶產(chǎn)生，而且容易與空氣中的氧氣和水分發(fā)生反應(yīng)，不但會(huì)使可供的嵌/脫鋰量減少，更嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成短路著火等安全問(wèn)題。

有機(jī)電解液預(yù)處理、沉積固態(tài)電解質(zhì)膜和包覆穩(wěn)定的聚合物薄膜等手段都可以用作穩(wěn)定鋰金屬的方案。相比于這些策略，加入其它金屬與鋰組成合金也是目前金屬鋰保護(hù)的主要應(yīng)用方法，例如加入Al、As、B、Cu、Ge、In、Pb、Si、Sn和Zn等。這些Li_xM合金材料一般都具有很高的理論容量，加入這類材料可以有效降低金屬鋰的活性，并且可以控制電化學(xué)副反應(yīng)的發(fā)生，抑制了鋰枝晶的生成從而促進(jìn)界面穩(wěn)定性；然而，這些研究大多是基于厚而密的鋰箔，鋰箔活性表面的可接觸性有限。與鋰箔不同，粉末形式的金屬鋰在比表面積方面具有優(yōu)勢(shì)，并且與現(xiàn)有電池制造工藝具有更好的兼容性。

CN108161016A公開(kāi)了一種制備鈍化鋰粉的方法，所述方法在隔絕氮?dú)夂脱鯕獾臈l件下，采用霧化噴槍將金屬鋰液霧化，冷卻，然后鈍化，得到鈍化鋰粉；其中，保證流入霧化噴槍中的金屬鋰液的溫度為230～500℃，且噴霧時(shí)的金屬鋰液的溫度和流量恒定；其所述鈍化采用如下操作：將冷卻后的金屬鋰粉置于CO₂體積濃度為5～30％的氬氣中，得到鈍化鋰粉；CN105762328A公開(kāi)了一種鈍化鋰粉及其制備方法，該鈍化鋰粉包括鋰粉顆粒以及包覆在鋰粉顆粒表面的金屬層，所述金屬層中的金屬為銅、鎳、鐵、鋅、鉛、銀、鎘、鈷中的一種或幾種，所述金屬層中金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位介于-0.7～1.3V之間；其制備方法包括以下步驟：(1)在惰性氣氛下將金屬鋰加入到第一溶劑中，第一溶劑與金屬鋰不發(fā)生反應(yīng)，加熱至金屬鋰熔融，攪拌使熔融的金屬鋰分散，冷卻后進(jìn)行清洗并干燥，得到鋰粉顆粒。(2)在惰性氣氛下將金屬鹽加入第二溶劑中得到溶液，第二溶劑與金屬鋰不發(fā)生反應(yīng)，將步驟(1)中得到的鋰粉顆粒加入溶液中，鋰粉顆粒與金屬鹽發(fā)生原位還原反應(yīng)，在鋰粉顆粒的表面包覆金屬層，將反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行清洗并干燥，得到鈍化鋰粉；CN108538642A公開(kāi)了一種穩(wěn)定化金屬鋰粉的制備方法，所述方法包括如下步驟：取適量的全氟樹(shù)脂和金屬鋰粉，分別放置在兩個(gè)石英杯中，再將兩個(gè)石英杯一起放入管式爐中，在持續(xù)通入氬氣的氛圍下，加熱到350℃保溫2小時(shí)，再降溫到175℃保溫12小時(shí)，使鋰金屬顆粒表面生成氟化鋰，從而制得穩(wěn)定化金屬鋰粉。上述方案存在著制備得到的鈍化鋰粉用于全固態(tài)電池的負(fù)極材料時(shí)，所得全固態(tài)電池的循環(huán)穩(wěn)定性不足，且所述鋰粉的制備方法復(fù)雜，成本高。

因此，開(kāi)發(fā)一種制備方法簡(jiǎn)單，且在作為負(fù)極材料時(shí)具有優(yōu)異的循環(huán)性能的鈍化鋰粉及其制備方法仍具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容