一种锂金属负极表面处理工艺及其应用的制作方法

本发明涉及新能源锂电池领域，涉及了一种锂金属负极表面处理工艺，还涉及经表面处理后的锂金属负极在固态锂离子电池中的应用。

背景技术：

随着电动车及大型储能设备需求的增加，具有安全和长寿命的全固态锂离子电池开始受到越来越多的关注，其采用不燃的固态电解质，不但具有较高的能量密度，同时具有良好的安全稳定性。

锂金属具有3860mah/g的高比容量以及最低的氧化还原电位，是锂电池终极负极材料。然而，由于金属锂表面凹凸不平，电沉积速率差异造成沉积不均匀，导致树枝状锂晶体在负极生成。锂枝晶不仅会降低电池的容量，还可能刺穿隔膜，造成电池短路甚至起火爆炸，除了易产生锂枝晶，金属锂负极对固态电解质界面膜(sei)的要求很高，锂上的sei应具有高的锂离子电导率和好的电子阻挡能力，成分、形态和离子电导率要均一。锂枝晶易导致“死锂”产生，使循环容量降低。金属锂循环过程中出现多孔，体积会无限制的膨胀。同时金属li十分活泼，容易与空气中的氧气和水分等发生反应，并且金属li不能耐高温，给电池的组装和应用带来困难，在金属锂表面涂覆一层保护膜可很好的解决以上问题。

技术实现要素：

本发明的目的是：针对上述不足，提供一种锂金属负极表面处理工艺及其应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种锂金属负极表面处理工艺，此工艺包括如下步骤：在干室条件下配制涂覆保护层胶液，取50-90质量份的聚碳酸酯，加入5-10质量份的聚氧化乙烯机械搅拌均匀，然后加入5-30质量份的锂盐搅拌均匀，加入5-40质量份的快离子导体搅拌均匀，添加0.2-1质量份的碳酸亚乙烯酯机械搅拌均匀，然后加入0.2-1质量份二草酸硼酸锂，胶液机械搅拌均匀后，将裁剪好的锂片浸入胶液中3-10s，提拉出来静置5-10s，然后平铺，得到表面涂覆保护层的锂负极。

干室条件为湿度小于10ppm。

锂盐包括litfsi，liclo4，libf4，lipf6，liasf6。

快离子导体包括锂镧锆钽氧、锂镧锆氧，锂镧钛氧。

碳酸亚乙烯酯替换为氟代碳酸乙烯酯。

二草酸硼酸锂替换为二氟草酸硼酸锂。

经表面处理后的锂金属负极在固态锂离子电池中的应用，在表面处理后的锂负极上依次叠放聚氧化乙烯基锂离子导体固体电解质和复合正极片，组装得到固态锂离子电池，将所得固态锂离子电池在60℃、0.2c充放电，充放电截止电压4.2v-3.0v的条件下进行充放电循环测试，结果显示首次放电比容量为160-165mah/g，循环200-300周后，容量保持率为85％-92％。

与现有技术相比，本发明所达到的技术效果是：在锂金属表面涂覆保护层，可隔绝锂金属与空气的接触，避免锂金属与空气中的氧气和水分等发生反应，提高锂金属的稳定性，使电池组装更便捷；同时保护层可增强离子传输能力，提高锂金属负极的电化学性能。

附图说明

图1为固态锂离子电池的扣电循环图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

一种锂金属负极表面处理工艺，此工艺包括如下步骤：在干室条件下，即湿度小于10ppm下，配制涂覆保护层胶液，取50质量份的聚碳酸酯，加入9质量份的聚氧化乙烯机械搅拌均匀，然后加入9质量份的litfsi搅拌均匀，加入30质量份的锂镧锆钽氧搅拌均匀，添加1质量份的碳酸亚乙烯酯机械搅拌均匀，然后加入1质量份二草酸硼酸锂，胶液机械搅拌均匀后，将裁剪好的锂片浸入胶液中3s，提拉出来静置5s，然后平铺，得到表面涂覆保护层的锂负极。

经表面处理后的锂金属负极在固态锂离子电池中的应用，在表面处理后的锂负极上依次叠放聚氧化乙烯基锂离子导体固体电解质和复合正极片，组装得到固态锂离子电池，将所得固态锂离子电池在60℃、0.2c充放电，充放电截止电压4.2v-3.0v的条件下进行充放电循环测试，结果显示首次放电比容量为165mah/g，循环300周后，容量保持率为92％。

实施例二：

一种锂金属负极表面处理工艺，此工艺包括如下步骤：在干室条件下，即湿度小于10ppm下，配制涂覆保护层胶液，取60质量份的聚碳酸酯，加入5质量份的聚氧化乙烯机械搅拌均匀，然后加入17质量份的liclo4搅拌均匀，加入16质量份的锂镧锆氧搅拌均匀，添加1质量份的碳酸亚乙烯酯机械搅拌均匀，然后加入1质量份二草酸硼酸锂，胶液机械搅拌均匀后，将裁剪好的锂片浸入胶液中5s，提拉出来静置6s，然后平铺，得到表面涂覆保护层的锂负极。

经表面处理后的锂金属负极在固态锂离子电池中的应用，在表面处理后的锂负极上依次叠放聚氧化乙烯基锂离子导体固体电解质和复合正极片，组装得到固态锂离子电池，将所得固态锂离子电池在60℃、0.2c充放电，充放电截止电压4.2v-3.0v的条件下进行充放电循环测试，结果显示首次放电比容量为164mah/g，循环250周后，容量保持率为90％。

实施例三：

一种锂金属负极表面处理工艺，此工艺包括如下步骤：在干室条件下，即湿度小于10ppm下，配制涂覆保护层胶液，取70质量份的聚碳酸酯，加入6质量份的聚氧化乙烯机械搅拌均匀，然后加入8质量份的lipf6搅拌均匀，加入15质量份的锂镧钛氧搅拌均匀，添加0.5质量份的氟代碳酸乙烯酯机械搅拌均匀，然后加入0.5质量份二氟草酸硼酸锂，胶液机械搅拌均匀后，将裁剪好的锂片浸入胶液中7s，提拉出来静置8s，然后平铺，得到表面涂覆保护层的锂负极。

经表面处理后的锂金属负极在固态锂离子电池中的应用，在表面处理后的锂负极上依次叠放聚氧化乙烯基锂离子导体固体电解质和复合正极片，组装得到固态锂离子电池，将所得固态锂离子电池在60℃、0.2c充放电，充放电截止电压4.2v-3.0v的条件下进行充放电循环测试，结果显示首次放电比容量为162mah/g，循环200周后，容量保持率为87％。

实施例三：

一种锂金属负极表面处理工艺，此工艺包括如下步骤：在干室条件下，即湿度小于10ppm下，配制涂覆保护层胶液，取75质量份的聚碳酸酯，加入5质量份的聚氧化乙烯机械搅拌均匀，然后加入5质量份的liasf6搅拌均匀，加入9质量份的锂镧锆钽氧搅拌均匀，添加0.5质量份的氟代碳酸乙烯酯机械搅拌均匀，然后加入0.5质量份二氟草酸硼酸锂，胶液机械搅拌均匀后，将裁剪好的锂片浸入胶液中10s，提拉出来静置10s，然后平铺，得到表面涂覆保护层的锂负极。

经表面处理后的锂金属负极在固态锂离子电池中的应用，在表面处理后的锂负极上依次叠放聚氧化乙烯基锂离子导体固体电解质和复合正极片，组装得到固态锂离子电池，将所得固态锂离子电池在60℃、0.2c充放电，充放电截止电压4.2v-3.0v的条件下进行充放电循环测试，结果显示首次放电比容量为160mah/g，循环200周后，容量保持率为85％。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。