[發明專利]鋰金屬負極的碘化鋰保護層及其制備工藝和應用

在審

• 申請號: 202111150334.3
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN114005959A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 何平;段純;孫心怡;周豪慎
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M10/42;H01M10/052
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 余俊杰

1.鋰金屬負極的碘化鋰保護層，其特征在于，所述保護層附著于鋰金屬負極的一側，且為單組分界面保護層，其中附著有保護層的鋰金屬負極面向固態電解質。

2.根據權利要求1所述的鋰金屬負極的碘化鋰保護層，其特征在于，所述固態電解質為

Li₁₀GeP₂S₁₂；Li₆PS₅X，X＝Cl、Br或I；或Li₂S-P₂S₅。

3.權利要求1或2所述的鋰金屬負極的碘化鋰保護層的制備工藝，其特征在于，所述工藝包括以下步驟：

S1、預處理鋰片，至鋰片的表面平整光滑、潔凈、無副產物，然后將其裁成圓片并平鋪于菌種瓶內；

S2、將碘單質研磨成粉末，倒入菌種瓶，平鋪于瓶底并不與鋰片接觸；

S3、在Ar氣手套箱內，采用鋁箔將菌種瓶封口，然后將菌種瓶轉移至真空烘箱，80-120℃處理4-12h，得到一側附著有碘化鋰的鋰金屬片。

4.權利要求1或2所述鋰金屬負極的碘化鋰保護層在制備全固態電池中的應用。

5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，所述全固態電池為全固態Li-Li對稱電池或全固態Li-S電池。

6.根據權利要求5所述的應用，其特征在于，用于全固態Li-Li對稱電池的具體步驟為：

(1)將固態電解質粉末加入固態電池模具中，整體加壓使粉末成片固定在電池模具內；

(2)將鋰金屬片未附著有碘化鋰的一側刮干凈，暴露出新鮮鋰層；

(3)分別打開固態電池模具的兩極，均放入鋰金屬片，附著有碘化鋰的一側靠近固態電解質，放置銅箔充當集流體，并用鋼架固定固態電池模具，施加壓力。

7.根據權利要求5所述的應用，其特征在于，用于全固態Li-S電池的具體步驟為：

(1)將固態電解質粉末加入固態電池模具中，整體加壓使粉末成片固定在電池模具內；

(2)將正極材料加入電池模具一端，使用碳鋁箔作為正極集流體，之后對電池模具加壓；

(3)將鋰金屬片未附著有碘化鋰的一側刮干凈，暴露出新鮮鋰層，并將其放入固態電池模具的負極一端，附著有碘化鋰的一側靠近固態電解質，放置銅箔充當集流體，并用鋼架固定固態電池模具，施加壓力。

8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，正極材料由活性物質，碳材料和固態電解質粉末按照活性物質:碳材料:固態電解質＝1:1:2通過高能球磨機球磨得到；其中，活性物質為硫單質，固態電解質粉末為Li₁₀GeP₂S₁₂(LGPS)；Li₆PS₅X，X＝Cl、Br或I；或Li₂S-P₂S₅，碳材料是乙炔黑，科琴黑，碳納米管或石墨烯。