[發(fā)明專利]一種金屬鋰表面保護(hù)方法

在審

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• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113346052A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉婧;桑林;韓越;鄭濤;王磊;劉興江
• 申請（專利權(quán)）人: 天津中電新能源研究院有限公司;中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所
• 主分類號: H01M4/1395
• 分類號: H01M4/1395;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 天津諾德知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 12213
• 代理人: 朱卉

本發(fā)明提供一種金屬鋰表面保護(hù)方法，包括：將復(fù)合材料依次加入有機(jī)溶劑中，分散后得到保護(hù)層漿料；所述保護(hù)層漿料涂覆在基底表面，烘干后得到保護(hù)層；將所述保護(hù)層轉(zhuǎn)移至金屬鋰負(fù)極表面。本發(fā)明的有益效果是通過在金屬負(fù)極表面構(gòu)筑保護(hù)層可以有效抑制充放電過程中枝晶的生成，提高金屬鋰負(fù)極循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池負(fù)極表面保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種金屬鋰表面保護(hù)方法。

背景技術(shù)

隨著鋰離子電池在消費(fèi)類電子產(chǎn)品、動力電池、電動工具、醫(yī)療電子、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，市場對電池能量密度的需求也在不斷提高，尤其是在動力電池方面。為提高鋰離子電池的能量密度，金屬鋰負(fù)極的研究在沉寂了多年之后，近期呈逐漸升溫的跡象。

限制金屬鋰商業(yè)化應(yīng)用的核心問題，是其在使用過程中易生成鋰枝晶。鋰枝晶會不斷消耗電解質(zhì)，當(dāng)其從電極表面脫落后會變成“死鋰”，影響電池容量和循環(huán)壽命，并且鋰枝晶可能穿刺隔膜導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，從而產(chǎn)生起火、爆炸等安全問題。為解決這一問題，科學(xué)家提出許多策略來抑制鋰枝晶的生長，例如在金屬鋰表面原位生成界面(SEI)膜阻礙鋰枝晶生長，通過改變電極表面結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)鋰的沉積/剝離行為，以及通過調(diào)控電極表面電流密度來抑制鋰枝晶等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是提供一種金屬鋰表面保護(hù)方法，有效的解決金屬鋰負(fù)極在使用過程中易生成鋰枝晶，鋰枝晶會不斷消耗電解質(zhì)，當(dāng)其從電極表面脫落后會變成“死鋰”，影響電池容量和循環(huán)壽命，并且鋰枝晶可能穿刺隔膜導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，從而產(chǎn)生起火、爆炸等安全問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種金屬鋰表面保護(hù)方法，包括：將復(fù)合材料依次加入有機(jī)溶劑中，分散后得到保護(hù)層漿料；所述保護(hù)層漿料涂覆在基底表面，烘干后得到保護(hù)層；將所述保護(hù)層轉(zhuǎn)移至金屬鋰負(fù)極表面。

優(yōu)選地，所述復(fù)合材料包括聚合物和無機(jī)材料，依次加入所述有機(jī)溶劑中，其中，所述聚合物加入的份數(shù)為3-98份，所述無機(jī)材料加入的份數(shù)為2-98份。

優(yōu)選地，所述復(fù)合材料包括聚合物、鋰鹽、無機(jī)材料和添加劑，依次加入所述有機(jī)溶劑中，其中，所述聚合物加入的份數(shù)為3-98份，所述鋰鹽加入的份數(shù)為1-60份，所述無機(jī)材料加入的份數(shù)為2-98份，所述添加劑加入的份數(shù)為1-50份。

優(yōu)選地，將所述保護(hù)層漿料涂覆在所述基底表面，在溫度為30-80℃的條件下使所述有機(jī)溶劑揮發(fā)，再在真空并且溫度為60-120℃的條件下烘干4-12h，烘干得到所述保護(hù)層，所述保護(hù)層厚度≤15μm。

優(yōu)選地，將所述保護(hù)層漿料涂覆在所述基底表面，在溫度為30-80℃的條件下使所述有機(jī)溶劑揮發(fā)1-3h，然后在輥壓機(jī)上進(jìn)行輥壓，輥壓后在真空并且溫度為80-120℃烘干4-12h，烘干得到所述保護(hù)層，所述保護(hù)層的厚度≤15μm。

優(yōu)選地，所述保護(hù)層通過碾壓設(shè)備轉(zhuǎn)印至所述金屬負(fù)極表面，在所述碾壓設(shè)備與所述保護(hù)層接觸的表面涂覆聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯中的一種。

優(yōu)選地，所述聚合物為聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚碳酸丙烯酯、丁腈橡膠、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸酯、聚氨酯中的一種或幾種；所述無機(jī)材料為LATP、LAGP、LLZO、LLZTO、LPS、LGPS中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙三氟甲磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、硝酸鋰中的一種或幾種；所述添加劑為碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、丁二腈、己二腈、二氧化鈦、氧化鋁、二氧化硅、1,3-二氧戊環(huán)、聚甲基硅氧烷、甲醚類化合物、氟化鋁中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述基底為聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、離型紙中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氫呋喃、丙酮、乙腈、二甲基亞砜中的一種或幾種。