[發明專利]一種具有PVDF/TiO2

在審

• 申請號: 202110228371.5
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN113161546A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 趙強;侯旺
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/38;H01M4/134;H01M4/1395;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于鋰電池材料領域，涉及一種具有PVDF/TiO₂復合保護膜的金屬鋰負極及其制備方法。本發明目的在于提高鋰負極的穩定性，誘導鋰均勻成核，同時達到抑制鋰枝晶的生成。主要方案包括，步驟S1:將PVDF、TiO₂顆粒、DMF按照比例混合制備PVDF/TiO₂分散液；步驟S2:將PVDF/TiO₂分散液通過旋涂的方式涂覆在金屬鋰片上，然后自然干燥得到復合保護膜/金屬鋰負極。

技術領域

本發明屬于鋰電池材料領域，涉及一種具有PVDF/TiO₂復合保護膜的金屬鋰負極及其制備方法。

背景技術

隨著電子設備和電動汽車的迅速發展，目前商業化最先進的鋰離子電池仍然存在著能量密度瓶頸(～200Wh/kg)，因而難以滿足我們的實際要求。一個潛在的解決方案是用鋰金屬負極代替目前使用的商用石墨負極，利用其高理論容量(3860mAh/g)與低工作電壓(-3.04V比標準氫電極)來滿足我們實際需要。然而，盡管鋰負極具有絕佳的應用潛力，但依然存在一些嚴重的問題阻礙了實際應用：首先，鋰金屬在低電位下與電解質的本征反應性導致其快速消耗，并促進不可逆固體-電解質間相(SEI)的形成。其次，由于重復的鋰沉積和剝離引起的大的電極體積變化，SEI的機械不穩定性會在Li-SEI表面產生枝晶狀的鋰，過厚的SEI 層，或斷開的“死鋰”，所有這些最終都會產生安全隱患和低庫侖效率。因此，抑制鋰枝晶的全面研究對于鋰金屬電池的實際應用至關重要。

發明內容

本發明目的在于通過親鋰性極好的TiO₂顆粒誘導鋰均勻沉積，減少局部電流過大從而達到抑制鋰枝晶的生成，增強負極穩定性。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術手段：

本發明提過了一種具有PVDF/TiO₂復合保護膜的金屬鋰負極的制備方法，其特征，包括如下步驟：

步驟S1:將PVDF(聚偏氟乙烯)、TiO₂顆粒、DMF(二甲基甲酰胺)按照比例混合制備PVDF/TiO₂分散液；

步驟S1:將PVDF/TiO₂分散液通過旋涂的方式涂覆在金屬鋰片上，然后自然干燥得到復合保護膜/金屬鋰負極。

上述技術方案中，所述的TiO₂顆粒的粒徑為100nm-10000nm。

上述技術方案中，所述的PVDF與TiO₂的質量比為1:4-4:1。

上述技術方案中，所述的PVDF與DMF的質量比為1:20-20:1。

上述技術方案中，分散液在無水常溫環境下，攪拌一定時間得到PVDF/TiO₂分散液。

上述技術方案中，攪拌時間為1小時-24小時。

上述技術方案中，攪拌轉速為100轉/分鐘-1000轉/分鐘。

上述技術方案中，在無水常溫環境下通過一定轉速與旋涂時間涂覆復合保護膜。

上述技術方案中，旋涂涂覆的轉速為500轉/分鐘-5000轉/分鐘。

上述技術方案中，旋涂涂覆的時間為1秒-120秒。

因為本發明采用過上述技術方案，因此具備以下有益效果：

一、本發明實現了通過親鋰無機顆粒誘導鋰均勻沉積，減少局部電流的方式抑制鋰枝晶的形成。同時由于無機顆粒的存在極大地增強了復合保護膜的機械性能，從而達到抑制鋰枝晶的生長效果。