一种金属锂负极表面的有机无机复合包覆薄膜及制备方法与流程

文档序号:18733645发布日期:2019-09-21 00:53阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种金属锂负极表面的有机无机复合包覆薄膜,其特征在于,薄膜包含LiSixOy,其中1≤x≤10,1≤y≤10,无机颗粒随机镶嵌在有机相中,所述的无机颗粒粒径分布范围为200nm-2μm;所述的有机相是以硅烷缩合而成的硅氧烷空间骨架,每一个有机相分子有一端的活性基团与锂金属通过化学键键合,有机相牢固地复合在锂金属表面;所述活性基团为羟基、巯基、羧基、氨基、偶氮基、硝基、甲氧基、氟基、磺酸基、氯基、碘基、溴基中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的金属锂负极表面的有机无机复合包覆薄膜,其特征在于,薄膜致密、厚度1-200μm,室温离子电导率≥1.3×10-4S cm-1,杨氏模量≥10GPa,与金属锂结合紧密且稳定。

3.一种金属锂负极表面的有机无机复合包覆薄膜的制备方法,其特征在于,具体步骤为:

(1)将硅烷溶于有机溶剂中,一定温度下磁力搅拌一段时间;

(2)通过涂布、浸渍、漂浮的方式,将硅烷溶液覆盖在金属锂负极表面;

(3)将步骤(2)得到的表面覆盖有硅烷溶液的金属锂负极,在水氧含量≤5ppm的环境下放置1-15min,取出,在30-50℃烘干,形成具有有机包覆层的锂金属负极;

(4)将步骤(3)得到的具有有机包覆层的锂金属负极匹配液态电解质,组装电池;

(5)将步骤(4)将组装的电池循环一周,金属锂负极表面的有机无机复合包覆薄膜形成。

4.根据权利要求3所述的金属锂负极表面的有机无机复合包覆薄膜的制备方法,其特征在于,所述硅烷为正硅酸乙酯,(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷,γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷,乙烯基三乙氧基硅烷,乙烯基三甲氧基硅烷,乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的金属锂负极表面的有机无机复合包覆薄膜的制备方法,其特征在于,所述的有机溶剂为二甲基亚砜,N,N-二甲基甲酰胺,三氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮,四氢呋喃中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的金属锂负极表面的有机无机复合包覆薄膜的制备方法,其特征在于,所述硅烷溶于有机溶剂中的硅烷与有机溶剂的摩尔比为1:1-1:10,所述搅拌时间为4h-24h,所述搅拌温度为30-70℃。

7.根据权利要求3或6所述的金属锂负极表面的有机无机复合包覆薄膜的制备方法,其特征在于,所述硅烷溶于有机溶剂中的硅烷与有机溶剂的摩尔比为1:1-1:4,所述搅拌时间为5h-10h,所述搅拌温度为35-55℃。

8.根据权利要求3所述的金属锂负极表面的有机无机复合包覆薄膜的制备方法,其特征在于,所述硅烷溶液覆盖在金属锂负极表面,其中每平方厘米金属锂负极表面上覆盖硅烷溶液为200-1200μL。

9.根据权利要求3或8所述的金属锂负极表面的有机无机复合包覆薄膜的制备方法,其特征在于,所述硅烷溶液覆盖在金属锂负极表面,其中每平方厘米金属锂负极表面上覆盖硅烷溶液为400-800μL。

10.根据权利要求3所述的金属锂负极表面的有机无机复合包覆薄膜的制备方法,其特征在于:液态电解质包括锂盐和有机溶剂,其中有机溶剂取自下面至少一种:碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙烯酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸甲异丙酯(MiPC)、1,4-丁内酯(GBL)、1,3-二氧环戊烷(DOL)、碳酸丁烯酯(BC)、1,2二甲氧基乙烷(DME)、乙二醇二甲醚(DME)、二乙二醇二甲醚(DGE)、四乙二醇二甲醚(TEGDME);所述液态电解质的锂盐为LiPF6、LiTFSI、LiODFB、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiAlCl4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiBOB、LiSbF6、LiSCN、LiSnF6、LiGeF6、LiTaF6中的至少一种。

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