一种负极及其制备方法、固态电池和用电设备与流程

本发明涉及锂电池材料，尤其是涉及一种负极及其制备方法、固态电池和用电设备。

背景技术：

1、一直以来，锂金属负极被认为是提高锂电池能量密度的优选负极，因为锂负极具有很低的电化学势(-3.04v vs.she)、较低的密度(0.53g·cm-1)和很高的理论容量(3860mah·g-1)。但是，锂金属非常活泼且极易与其他物质发生反应，同时易在表面形成锂枝晶，在电池循环过程中锂枝晶易刺穿电解质，从而导致内部短路和严重的安全问题。

2、采用高强度的固态电解质来制备全固态电池，有望实现金属锂负极的应用并提高电池的能量密度。然而，绝大多数的固态电解质对锂金属不稳定，在电池循环过程中，会形成一层高阻抗的界面层。此外，固态电解质与金属锂接触较差，电流分布不均匀，从而促进锂枝晶的生长，枝晶穿过固态电解质的缝隙到达正极，导致电池发生短路。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提供一种负极，以解决现有技术中存在的固态电解质与锂金属负极的界面化学稳定性差、界面阻抗大等技术问题。

2、为了实现本发明的上述目的，采用以下技术方案：

3、一种负极，包括金属锂层及处于所述金属锂层至少一个表面上的修饰层；所述修饰层包括有机物以及非金属锂化物，所述有机物包含卤素以及醚基，所述修饰层的算数平均粗糙度为0.05～1.6nm。

4、进一步地，基于所述修饰层的质量，所述有机物的含量为0.1％～5％。

5、进一步地，所述修饰层的孔隙率为2％～10％。

6、进一步地，所述修饰层的厚度为0.05～2μm。

7、进一步地，在所述修饰层中，所述非金属锂化物的形态包括片状、颗粒状和线状中的任一种或多种。

8、进一步地，所述非金属锂化物的尺寸大小为5～500nm。

9、进一步地，所述非金属锂化物包括lif、licl和libr中的任一种或多种。

10、本发明的另一目的在于提供了一种负极的制备方法，包括如下步骤：

11、将金属锂片与气态含有卤素的醚类化合物接触，得到所述负极。

12、本发明的又一目的在于提供一种固态电池，包括固态电解质以及上述任意一种所述的负极，所述固态电解质与负极之间的界面阻抗为50～160ω。

13、本发明的又一目的在于提供一种用电设备，包括上述任意一种所述的固态电池，所述固态电池作为所述用电设备的供电电源。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

15、(1)本发明的负极，在金属锂层上修饰有特定的有机物和非金属锂化物，能够减少固态电解质与金属锂的直接接触，降低界面阻抗，有利于锂离子的沉积，从而提高电池的利用率和循环寿命；

16、(2)本发明的负极的制备方法，操作简便，条件温和，易于规模化制备；

17、(3)本发明的负极与固态电解质界面的化学稳定性好，界面阻抗低，可用于固态电池，并作为供电电源用于用电设备，具有良好的电池利用率和循环寿命等。

技术特征：

1.一种负极，其特征在于，包括金属锂层及处于所述金属锂层至少一个表面上的修饰层；所述修饰层包括有机物以及非金属锂化物，所述有机物包含卤素以及醚基，所述修饰层的算数平均粗糙度为0.05～1.6nm。

2.根据权利要求1所述的负极，其特征在于，基于所述修饰层的质量，所述有机物的含量为0.1％～5％。

3.根据权利要求2所述的负极，其特征在于，所述修饰层的孔隙率为2％～10％。

4.根据权利要求1所述的负极，其特征在于，所述修饰层的厚度为0.05～2μm。

5.根据权利要求1所述的负极，其特征在于，在所述修饰层中，所述非金属锂化物的形态包括片状、颗粒状和线状中的任一种或多种。

6.根据权利要求1所述的负极，其特征在于，所述非金属锂化物的粒径大小为5～500nm。

7.根据权利要求1～6任一项所述的负极，其特征在于，所述非金属锂化物包括lif、licl和libr中的任一种或多种。

8.权利要求1～7任一项所述的负极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.一种固态电池，其特征在于，包括固态电解质和权利要求1～7任一项所述的负极，所述固态电解质与所述负极之间的界面阻抗为50～160ω。

10.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的固态电池，所述固态电池作为所述用电设备的供电电源。

技术总结
本发明涉及锂电池材料技术领域，尤其是涉及一种负极及其制备方法、固态电池和用电设备。一种负极，包括金属锂层及处于所述金属锂层至少一个表面上的修饰层；所述修饰层包括有机物以及非金属锂化物，所述有机物包含卤素以及醚基，所述修饰层的算数平均粗糙度为0.05～1.6nm。本发明的负极，在金属锂层上修饰有特定的有机物和非金属锂化物，能够减少固态电解质与金属锂的直接接触，降低界面阻抗，有利于锂离子的沉积，从而提高电池的利用率和循环寿命。

技术研发人员：梁世硕,康树森,李臻,宋飞飞,冯静
受保护的技术使用者：欣旺达电动汽车电池有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13