[發明專利]金屬負極及其制備方法和二次電池

有效

• 申請號: 202010317947.0
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN113540401B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 洪響
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/1395;H01M4/60;H01M4/66;H01M10/0565
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種金屬負極，其特征在于，所述金屬負極包括金屬負極本體和形成在所述金屬負極本體一側或兩側表面的保護層，所述保護層包括具有溶解堿金屬能力的液態或凝膠態內層和具有高離子電導率的固態外層的雙層結構；所述具有溶解堿金屬能力的液態或凝膠態內層包括具備接受電子能力的芳香烴類小分子化合物和含芳香烴類基團的聚合物中的至少一種以及具備絡合鋰離子能力的醚類小分子溶劑、胺類小分子溶劑、硫醚類小分子溶劑，聚醚類聚合物、聚胺類聚合物和聚硫醚類聚合物中的至少一種。

2.如權利要求1所述的金屬負極，其特征在于，所述芳香烴類小分子化合物包括聯苯、萘、菲、蒽、并四苯和芘中的至少一種；所述含芳香烴類基團的聚合物含有聯苯、萘、菲、蒽、并四苯和芘芳香基團中的至少一種。

3.如權利要求1或2所述的金屬負極，其特征在于，所述醚類小分子溶劑包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚的鏈狀醚中的至少一種以及四氫呋喃、1,4-二氧六環、12-冠醚-4、15-冠醚-5和18-冠醚-6的環狀醚中的至少一種；

所述胺類小分子溶劑包括乙二胺二甲胺、乙二胺四甲胺和二乙二胺四甲胺中的至少一種；所述硫醚類小分子溶劑包括乙二硫醇二甲硫醚、乙二硫醇二乙硫醚、二乙二硫醇二甲硫醚和四乙二硫醇二甲硫醚中的至少一種。

4.如權利要求1-3中任一所述的金屬負極，其特征在于，所述聚醚類聚合物包括聚環氧乙烷和聚環氧丙烷中的至少一種；所述聚胺類聚合物包括聚乙二胺和聚甲基乙二胺中的至少一種；所述聚硫醚類聚合物包括聚乙二硫醚和甲基聚乙二硫醚中的至少一種。

5.如權利要求1-4中任一所述的金屬負極，其特征在于，所述具有溶解堿金屬能力的液態或凝膠態內層還包括聚氟烯烴類聚合物，聚腈類聚合物，聚胺酯類聚合物，聚酰胺類聚合物，聚酰亞胺聚合物和聚酰胺-酰亞胺類聚合物中的至少一種。

6.如權利要求5所述的金屬負極，其特征在于，所述聚氟烯烴類聚合物包括PVDF，PVDF-HFP，PTFE中的至少一種；所述聚腈類聚合物為PAN；所述聚胺酯類聚合物為聚2,4-甲苯二異氰酸酯類聚胺酯類聚合物；所述聚酰胺類聚合物包括PA11，PA66中的至少一種；所述聚酰亞胺為聚雙馬來酰亞胺。

7.如權利要求1-6中任一所述的金屬負極，其特征在于，所述具有高離子電導率的固態外層包括氧化物固體電解質或者硫化物固體電解質。

8.如權利要求7所述的金屬負極，其特征在于，所述氧化物固體電解質包括鈣鈦礦型固體電解質、鈉快離子導體型固體電解質、鋰快離子導體型固體電解質、石榴石型固體電解質、或者玻璃態氧化物固體電解質中的任意一種；所述硫化物固體電解質包括硫代-鋰快離子導體型、玻璃態硫化物固體電解質中的任意一種。

9.如權利要求1-8中任一所述的金屬負極，其特征在于，所述具有高離子電導率的固態外層還包括聚含氟烯烴類聚合物，聚腈類聚合物，聚胺酯類聚合物，聚酰胺類聚合物，聚酰亞胺類聚合物和聚酰胺-酰亞胺類聚合物中的至少一種。

10.如權利要求1-9中任一所述的金屬負極，其特征在于，所述具有高離子電導率的固態外層的厚度為0.1-50微米。

11.如權利要求1-10中任一所述的金屬負極，其特征在于，所述金屬負極本體包括鋰負極、鈉負極、鉀負極、鋰合金負極，鈉合金負極，或鉀合金負極。

12.如權利要求11所述的金屬負極，其特征在于，所述鋰合金負極包括金屬鋰和其他元素組成的合金，所述其他元素包括硅，鈉，鉀，銫，鋁，錫和銦中的至少一種。