本发明属于固态锂金属电池，涉及固态锂金属电池的锂金属负极改性，具体涉及一种用于固态锂金属电池的锂金属负极及制备方法与应用。
背景技术：
1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、固态电解质是全固态锂电池技术的核心，可分为两大类:聚合物固态电解质和无机固态电解质。无机固态电解质又可分为氧化物基、硫化物基和卤化物基。在这些固态电解质材料中，硫化物电解质中的li6ps5cl(lpscl)电解质具有离子导电性高、机械变形能力好、易合成等显著优势。以聚四氟乙烯为粘结剂的lpscl自支撑膜具有极高的离子导电性，为提高全固态锂电池的功率密度和能量密度提供了可能。在lpscl薄膜与li金属接触过程中，电解质容易被锂金属还原，发生分解反应，导致界面阻抗增大，电池循环稳定性降低。而且，电子倾向于在晶界处聚集，锂枝晶通常在硫化物电解质晶界处形成生长，最终击穿电解质，导致电池短路。此外，聚四氟乙烯能够与锂金属反应生成导电碳。
3、在固态电解质和锂金属之间引入聚合物缓冲层可以有效缓解界面问题，但是，这一额外缓冲层的引入将形成两个新的界面，即缓冲层与固态电解质接触的界面和缓冲层与锂金属负极接触的界面。由于界面缓冲层的引入，很难精确控制界面层的厚度。因此，相应的界面电阻和空间电荷效应问题出现。将锂金属浸在有机溶剂中形成的钝化表面提高了锂负极的稳定性。然而，有毒的有机溶剂会污染环境。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于固态锂金属电池的锂金属负极及制备方法与应用，本发明不仅有效阻碍了固态电解质与锂金属的接触，提高界面稳定性，而且有效抑制锂枝晶形成，保证循环稳定性，还能够提高固态锂金属电池的能量密度。同时，本发明的制备方法能够避免使用有毒的有机溶剂，制备方法简单，能够实现绿色、大规模生产。
2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
3、一方面，一种用于固态锂金属电池的锂金属负极的制备方法，磨刷锂金属片表面由亮光变为哑光，将p2s5粉末撒在磨刷后锂金属片表面，再摩擦p2s5粉末使p2s5粉末均匀地涂抹在磨刷后锂金属片表面，去除多余的p2s5粉末，采用1.5～2.0n的力将磨刷后锂金属片表面的p2s5粉末轧平，然后静置反应10～24小时，即得；整个制备过程中氩气氛围中进行。
4、本发明利用锂金属与p2s5发生还原反应，采用无溶剂刷镀法在锂金属表面合成了一层保护层，从而有效阻碍了固态电解质与锂金属的接触，提高界面稳定性。由于固态电解质不可发生形变，p2s5为颗粒状且与锂金属片表面反应后易产生孔隙，研究发现，锂枝晶易在孔隙产生，从而影响循环稳定性；因此本发明采用辊轧的方式将p2s5粉末轧平，能够避免产生孔隙，能够更好的与固态电解质贴附。经过进一步研究表明，轧平施加力应当适宜；若施加力过小，则会导致轧平效果差，无法保证循环稳定性；若施加力过大，则会使锂金属片产生形变，影响电化学性能。因此，本发明采用1.5～2.0n的力轧平p2s5粉末，能够保证电化学性能和循环稳定性。
5、另一方面，一种用于固态锂金属电池的锂金属负极，由上述制备方法获得。
6、第三方面，一种上述用于固态锂金属电池的锂金属负极在制备固态锂金属电池中的应用。
7、第四方面，一种固态锂金属电池，包括上述用于固态锂金属电池的锂金属负极、lpscl固态电解质和正极，所述用于固态锂金属电池的锂金属负极的改性面与所述lpscl固态电解质接触。
8、本发明的有益效果为：
9、本发明利用p2s5通过无溶剂刷镀法在锂金属表面形成保护层，并通过施加1.5～2.0n的力将p2s5粉末轧平，研究表明，该方法制备的锂金属负极不仅有效阻碍了固态电解质与锂金属的接触，提高界面稳定性，而且有效抑制制锂枝晶形成，保证循环稳定性，而且能够提高固态锂金属电池的能量密度。
10、经过实验表明，本发明提供的用于固态锂金属电池的锂金属负极与热轧工艺制备的lpscl薄膜配合，形成的对称电池在0.1ma cm-2电流密度下可稳定循环超500小时；形成的全电池在0.5c倍率下可以提供155.7ma h g-1的放电比容量，经400次充放电，容量保持率为75.5％。
1.一种用于固态锂金属电池的锂金属负极的制备方法，其特征是，磨刷锂金属片表面由亮光变为哑光，将p2s5粉末撒在磨刷后锂金属片表面，再摩擦p2s5粉末使p2s5粉末均匀地涂抹在磨刷后锂金属片表面，去除多余的p2s5粉末，采用1.5～2.0n的力将磨刷后锂金属片表面的p2s5粉末轧平，然后静置反应10～24小时，即得；整个制备过程中氩气氛围中进行。
2.如权利要求1所述的用于固态锂金属电池的锂金属负极的制备方法，其特征是，锂金属片的厚度为150～250μm。
3.如权利要求1所述的用于固态锂金属电池的锂金属负极的制备方法，其特征是，摩擦p2s5粉末沿一个方向连续进行。
4.如权利要求1所述的用于固态锂金属电池的锂金属负极的制备方法，其特征是，制备过程的氩气氛围中，水分和氧气的含量均保持在0.01ppm以下。
5.一种用于固态锂金属电池的锂金属负极，其特征是，由权利要求1～4任一所述的制备方法获得。
6.一种权利要求5所述的用于固态锂金属电池的锂金属负极在制备固态锂金属电池中的应用。
7.一种固态锂金属电池，其特征是，包括权利要求5所述的用于固态锂金属电池的锂金属负极、lpscl固态电解质和正极，所述用于固态锂金属电池的锂金属负极的改性面与所述lpscl固态电解质接触。
8.如权利要求7所述的固态锂金属电池，其特征是，lpscl固态电解质中采用聚四氟乙烯作为粘结剂；优选地，粘结剂为lpscl固态电解质总质量的3～7‰。
9.如权利要求7所述的固态锂金属电池，其特征是，lpscl固态电解质为lpscl薄膜，厚度为40～80μm；
10.如权利要求7所述的固态锂金属电池，其特征是，正极的活性材料为linbo3@lini0.8co0.1mn0.1o2。