本发明属于新能源材料制备技术领域，具体涉及一种金属锂负极的表面修饰方法以及修饰后的金属锂负极的应用。
背景技术：
碳材料和li4ti5o12材料是锂离子电池中常用的负极材料，虽然应用广泛，但其存在电池容量提升空间太小等问题。而锂金属质量轻、价格低、比容量高，可以更好地满足现代社会对于高能量密度电池体系的需求。
金属锂作为锂离子电池的负极材料，最大的问题在于电池充放电过程中会形成锂枝晶，降低了电池的循环效率和安全特性。目前，为了抑制锂枝晶的形成，通常采用的方法是在金属锂表面形成惰性保护层或者生成固体电解质膜，然而，前者在循环过程中容易脱落，后者与金属锂界面稳定性较差，无法满足实际应用的需求。因此，急需寻找一种既能解决锂枝晶的问题，又能保证电池的循环特性和稳定性的处理方法。
技术实现要素：
本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种金属锂负极的表面修饰方法以及修饰后的金属锂在锂离子电池中的应用。本发明方法简单高效，可有效解决锂枝晶的形成及带来的安全隐患，同时还提升了电池的循环性能和能量密度。
本发明的技术方案如下：
一种金属锂负极的表面修饰方法，包括以下步骤：
步骤1、将金属碘化物加入有机溶剂中，充分溶解，得到金属碘化物的浓度为0.1～1mol/l的溶液；
步骤2、取金属锂，去除其表面的氧化膜后，放入步骤1得到的金属碘化物溶液中，浸泡1～150s后，清洗，干燥，得到修饰后的金属锂负极。
进一步地，步骤1中所述有机溶剂为四氢呋喃、苯、联苯、二甲基亚砜中的一种或者多种。
进一步地，步骤1中所述金属碘化物为碘化镁(mgi2)、碘化铝(ali3)、碘化硼(bi3)、碘化锌(zni2)、碘化铟(ini3)、碘化镓(gai3)中的一种或多种。
进一步地，步骤2中所述清洗、干燥的具体过程为：采用步骤1中的有机溶剂清洗表面，然后在惰性气体环境下自然晾干。
进一步地，步骤2所述修饰后的金属锂负极表面形成厚度为10nm～1μm的修饰层。
本发明还提供了一种上述方法修饰后的金属锂负极在锂空气电池、锂硫电池和锂离子电池中的应用。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种金属锂负极的表面修饰方法，简单高效，可以有效解决锂枝晶的形成及带来的安全隐患，同时还提升了电池的循环性能和电池能量密度。本发明通过将金属锂负极在金属碘化物中浸泡反应，在表面形成lii和lim合金层，其中，lii是快离子导体，可有效提高电极的离子电导以及电池的性能；而lim合金层在电池循环过程中组分和体积不会发生变化，锂沉积发生在合金层之下，可以有效阻止锂枝晶的形成，提高电池的安全性能，同时，lim合金层还能为电池反应提供稳定的li+，进而提高电池的循环性能。
附图说明
图1为实施例1修饰后的金属锂负极组装得到的锂硫电池的性能测试曲线；
图2为本发明修饰后的金属锂负极与未修饰的金属锂负极组装得到的锂离子电池的性能测试对比曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。
一种金属锂负极的表面修饰方法，具体包括以下步骤：
步骤1、在惰性气体气氛下称取金属碘化物，然后加入有机溶剂中，充分溶解，得到金属碘化物溶液；其中，金属碘化物的浓度为0.1～1mol/l；
步骤2、取金属锂，去除其表面的氧化膜后，放入步骤1得到的金属碘化物溶液中，浸泡1～150s后，取出，采用步骤1中的有机溶剂清洗，并在惰性气体环境下自然晾干，得到修饰后的金属锂负极。
进一步地，步骤1中所述有机溶剂为四氢呋喃、苯、联苯、二甲基亚砜中的一种或者多种。
进一步地，步骤1中所述金属碘化物为碘化镁(mgi2)、碘化铝(ali3)、碘化硼(bi3)、碘化锌(zni2)、碘化铟(ini3)、碘化镓(gai3)中的一种或多种。
进一步地，步骤2中清洗时采用的有机溶剂为步骤1中金属碘化物溶液采用的有机溶剂，具体为四氢呋喃、苯、联苯、二甲基亚砜中的一种或者多种。
进一步地，步骤2所述修饰后的金属锂负极表面形成厚度为10nm～1μm的修饰层。
本发明还提供了一种上述方法修饰后的金属锂负极在锂空气电池、锂硫电池和锂离子电池中的应用。
实施例1
一种金属锂负极的表面修饰方法，具体包括以下步骤：
步骤1、在ar环境下称量0.407gali3粉末，然后加入10ml二甲基亚砜(dmso)溶液中，充分溶解，得到ali3的浓度为0.1mol/l的ali3/dmso溶液；
步骤2、取金属锂，去除其表面的氧化膜后，放入步骤1得到的ali3/dmso溶液中，浸泡5s后，取出，采用二甲基亚砜(dmso)清洗，并在ar气环境下自然晾干，得到修饰后的金属锂负极。
将修饰后的金属锂作为负极，组装锂硫电池。图1为实施例1修饰后的金属锂负极组装得到的锂硫电池的性能测试曲线；由图1可知，实施例1修饰后的金属锂负极组装得到的锂硫电池，在电流密度为100ma/g时，其首次放电容量为1073mah/g，循环100次后，容量保持为798mah/g，具有良好的电池能量密度和循环性能。
实施例2
一种金属锂负极的表面修饰方法，具体包括以下步骤：
步骤1、在ar环境下称量0.95gzni2粉末，然后加入15ml四氢呋喃(thf)中，充分溶解，得到zni2的浓度为0.2mol/l的zni2/thf溶液；
步骤2、取金属锂，去除其表面的氧化膜后，放入步骤1得到的zni2/thf溶液中，浸泡120s后，取出，采用四氢呋喃清洗，并在ar气环境下自然晾干，得到修饰后的金属锂负极。
实施例3
实施例3与实施例2的区别在于，步骤2中金属锂在zni2/thf溶液中的浸泡时间为5s，其余操作与实施例2相同。
分别将实施例2和实施例3修饰后的金属锂作为负极，li4ti5o12材料作为正极组装锂离子电池；然后将未修饰的金属锂作为负极，li4ti5o12材料作为正极组装锂离子电池，作为对比。图2为实施例2(浸泡2分钟)和实施例3(浸泡5s)修饰后的金属锂作为负极组装的锂离子电池与未修饰的金属锂(未处理样品)作为负极组装的锂离子电池的性能测试对比曲线。由图2可知，在电流密度为1a/g时，实施例3浸泡5s后的金属锂组装的电池，首次放电容量为161mah/g，循环2000周之后，其容量保持为155mah/g；而实施例2浸泡2分钟后的金属锂组装的电池，首次放电容量为160mah/g，循环2000周后，其容量仍然保持为148mah/g；然而，未经过修饰处理的金属锂组装的电池，首次放电容量为162mah/g，循环1000周后，其容量降低至113mah/g。