[發明專利]金屬鋰的表面鈍化組合物、鈍化液及其制備方法

在審

• 申請號: 202110388655.0
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113130855A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 張博;劉永飛;梁世碩;張國軍;趙啟元
• 申請（專利權）人: 昆山寶創新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/1395
• 分類號: H01M4/1395;H01M4/134;H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/42;C23C22/08;C23C22/34;C23C22/36
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 向薇

本發明涉及一種金屬鋰的表面鈍化組合物、鈍化液及其制備方法。所述金屬鋰的表面鈍化組合物包括質量比為(1～7):(1～7):(5～12)的成膜劑A、成膜劑B和成膜劑C；所述成膜劑A選自硝酸鋰、磷酸鋰、氨基化鋰、四氟硼酸鋰、二異丙基氨基鋰和(三甲基硅烷)甲基化鋰中的至少一種；所述成膜劑B選自硝酸、磷酸和氫氟酸中的至少一種；所述成膜劑C選自硅酮DC?550、氟硅菊酯、六甲基二硅烷、環戊基三氯硅烷、甲氧基三甲基硅烷、六苯基二硅氧烷、(三甲基硅烷)甲基化鋰、四(三甲基硅氧基)硅烷、乙氧基三苯基硅烷、1,1,3,3?四甲基二硅氮烷、2?三甲基硅乙炔基噻吩和2?三甲基硅乙炔基吡啶中的至少一種。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，特別是涉及一種金屬鋰的表面鈍化組合物、鈍化液及其制備方法。

背景技術

鋰，元素周期表的第一個金屬元素，在所有的金屬中，它最輕，密度低至0.534g/cm³，電位最低，達到-3.047V，克電容量3860mAh/g，是非常理想的電極材料。但是，鋰作為鋰電池的負極時容易產生鋰枝晶。

鋰枝晶的形成較為復雜，簡要來說，就是發生在鋰離子析出/沉積到鋰金屬上的過程。首先，鋰離子從鋰箔中析出的時候，容易使鋰箔的結構發生變化，待充放電循環完成后，鋰離子返回鋰箔時是無規律的，很難原路返回，多個鋰離子擁堵在鋰箔的表面，排列成無規則的“鋰離子隊列”，即鋰枝晶。鋰枝晶的的長度雖然通常在納米級別，但是殺傷力巨大，在較大面容量、較大電流密度下，鋰箔作負極時不均勻沉積和溶解后會暴露出新鮮的高活性表面，和液態電解質的副反應再耦合在一起，導致了金屬鋰的粉化、循環性變差、液態電解質耗盡、內阻增大、脹氣等問題，容易導致電池短路，乃至爆炸。

針對固態電池中金屬鋰負極的問題，目前已開展了大量的研究，包括在固態電解質膜中添加有利于防止金屬鋰枝晶形成的功能添加劑和高濃度鹽設計等。

但是到目前為止，能夠在傳統面容量和電流密度下獲得200次以上循環的還未見報道，即固態電解質體系下金屬鋰電池的鋰枝晶問題依然沒有得到很好的解決，固態電解質體系下金屬鋰電池的循環特性依然有待進一步的提升。

發明內容

本發明的一方面，提供一種具有更優的鋰枝晶抑制作用，有效提高了金屬鋰負極的鋰電池的循環性能和安全性能的金屬鋰的表面鈍化組合物。

具體技術方案如下：

一種金屬鋰的表面鈍化組合物，包括質量比為(1～7):(1～7):(5～12)的成膜劑A、成膜劑B和成膜劑C；

所述成膜劑A選自硝酸鋰、磷酸鋰、氨基化鋰、四氟硼酸鋰、二異丙基氨基鋰和(三甲基硅烷)甲基化鋰中的至少一種；

所述成膜劑B選自硝酸、磷酸和氫氟酸中的至少一種；

所述成膜劑C選自硅酮DC-550、氟硅菊酯、六甲基二硅烷、環戊基三氯硅烷、甲氧基三甲基硅烷、六苯基二硅氧烷、(三甲基硅烷)甲基化鋰、四(三甲基硅氧基)硅烷、乙氧基三苯基硅烷、1,1,3,3-四甲基二硅氮烷、2-三甲基硅乙炔基噻吩和2-三甲基硅乙炔基吡啶中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述成膜劑A為硝酸鋰，所述成膜劑B為氫氟酸，所述成膜劑C為1,1,3,3-四甲基二硅氮烷；或，所述成膜劑A為(三甲基硅烷)甲基化鋰，所述成膜劑B為磷酸，所述成膜劑C為2-三甲基硅乙炔基噻吩。

本發明的又一方面，提供一種金屬鋰的表面鈍化液，包括如上所述的金屬鋰的表面鈍化組合物以及溶劑。

在其中一個實施例中，所述溶劑選自四乙二醇二甲醚、乙基丙基硫醚、烏藥醚內酯、二乙二醇二甲醚、丙烯基苯基醚、甲基乙基硫醚、芐基苯基硫醚、雙(4-溴苯基)醚和2-乙基己基乙烯基醚中的至少一種。