[发明专利]一种锂金属阳极表面石墨烯基保护层及相应锂硫电池

权利要求书

1.一种锂金属阳极表面石墨烯基保护层，其特征在于：所述石墨烯基保护层是通过在锂金属表面附着一层石墨烯基复合涂层，在组装电池的过程中浸润电解液后，石墨烯基复合涂层同锂阳极的自发电化学反应获得；

所述石墨烯基复合涂层的成分为无机化合物和有机聚合物材料，其中无机化合物包括石墨烯材料，以及金属氧化物、硫、碘、硅、硅氧化合物、磷化物、氮化物材料中的一种或几种；有机聚合物为聚氧乙烯类、聚丙烯腈类、聚四氟乙烯类、聚偏氟乙烯类的一种或几种。

2.一种锂硫电池，其特征在于：所述锂硫电池通过使用具有如权利要求1所述的石墨烯基复合涂层的锂金属阳极同有机多孔隔膜、硫碳复合阴极组装电池并加入电解液封装后获得。

3.根据权利要求1所述锂金属阳极表面石墨烯基保护层，其特征在于：所述石墨烯材料为热还原石墨烯、化学还原石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯纳米片这些具有二维片层结构的石墨烯材料中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述锂金属阳极表面石墨烯基保护层，其特征在于：所述石墨烯基复合涂层的厚度为0.5～500微米。

5.根据权利要求4所述的锂金属阳极表面石墨烯基保护层，其特征在于：所述石墨烯基复合涂层的厚度为10～80微米。

6.根据权利要求1所述锂金属阳极表面石墨烯基保护层，其特征在于：所述石墨烯基复合涂层的石墨烯材料的质量百分含量为0.1～50％。

7.根据权利要求6所述的锂金属阳极表面石墨烯基保护层，其特征在于：所述石墨烯基复合涂层的石墨烯材料的质量百分含量为0.5～20％。

8.根据权利要求6所述锂金属阳极表面石墨烯基保护层，其特征在于：所述石墨烯基复合涂层在有机溶剂或水溶液中制备涂料并涂敷烘干获得，其中有机溶剂为乙醚、二硫化碳、四氢呋喃、氮甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺溶剂的一种或几种。

9.根据权利要求2所述锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池结构和组装过程是：

(1).锂硫电池阳极为表面具有石墨烯复合涂层的锂金属电极或锂合金电极，或锂碳复合电极；

(2).锂硫电池阴极为硫碳复合阴极；

(3).通过卷绕或叠片的方式将电池的阴极和阳极重叠，并在阴阳极之间设置多孔聚合物隔膜；

(4).加入电解液使石墨烯基复合涂层浸润电解液，待其与锂阳极发生原位电化学反应后在锂阳极表面获得石墨烯基保护层；

(5).将所制得的电芯封装获得锂硫电池。

10.根据权利要求9所述的锂硫电池，其特征在于：所加入的电解液组成为有机溶剂和锂盐，其中所述有机溶剂为1，3-环氧戊环、乙二醇二甲醚、环丁砜、二甲基砜、四甘醇二甲醚、N甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或几种混合溶剂；所述的锂盐为三氟甲基磺酸锂、三氟甲基磺酰亚胺锂、碘化锂、氟化锂、硝酸锂、高氯酸锂锂盐的一种或几种混合锂盐。