[发明专利]生产用于锂离子电池的受保护锂阳极的方法在审

申请号：	201780028472.X	申请日：	2017-04-12
公开（公告）号：	CN109155391A	公开（公告）日：	2019-01-04
发明（设计）人：	L·纳扎尔;梁宵	申请（专利权）人：	巴斯夫欧洲公司;滑铁卢大学
主分类号：	H01M4/04	分类号：	H01M4/04;H01M4/1395;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/40;H01M4/62;H01M10/42;H01M4/02
代理公司：	北京市中咨律师事务所 11247	代理人：	王丹丹;刘金辉
地址：	德国莱茵河***	国省代码：	德国;DE
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摘要：
搜索关键词：	受保护锂阳极锂离子电池生产电化学电池生产步骤金属锂合金
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【说明书】：

本发明涉及一种生产用于锂离子电池的受保护锂阳极的方法，其中所述受保护锂阳极包含金属锂和至少一种合金，本发明还涉及一种生产电化学电池的方法，其包括生产所述受保护锂阳极的所述方法作为一个生产步骤。

二次电池、蓄电池或“可充电电池”是可用于储存生成后的电能并在需要时使用的仅一些实施方案。由于明显更好的能量密度，最近已从水基二次电池转向开发通过锂离子实现电池中的电荷传输的电池。

锂金属的高能量密度使其成为作为二次电池中的负极的非常有前途的材料。但是，锂金属在大多数电解质溶剂中不稳定，以致在接触后立即在表面上形成离子导电性差的SEI。在长期循环过程中在较薄SEI的区域形成枝晶，这会造成安全问题。在SEI的连续形成/溶解中Li的迅速损失和电解质耗竭也会导致循环寿命不佳。研究人员几十年来已考虑了许多策略稳定锂阳极，包括在成核步骤中使用电解质添加剂消除枝晶，稳定的SEI形成依赖锂金属和电解质组分之间的反应，通过在锂金属上的人为涂布抑制枝晶。在这些方法中，锂金属上的人工膜被视为最有前途的方法之一。

R.S.Thompson等人,Electrochemistry Communications 13(2011)1369–1372公开了使用硅烷基涂层稳定锂金属阳极。取代硅烷(R₃Si-)基涂层由R₃Si-Cl与锂表面羟基的自终止反应形成。

M.Ishikawa等人,J.Electroanal.Chem.473(1999)279–284描述了通过Li金属阳极界面的电化学控制改进Li可循环性。发现将碘化铝添加到混合电解质中降低Li金属的充电-放电循环能力，而在相同电解质中碘化镁的添加改进Li循环效率。

M.Ishikawa等人,J.Power Sources 146(2005)199–203公开了用电解质添加剂预处理Li金属阳极以增强Li可循环性。作为预处理过程，Li片状电极在存在碘化铝作为添加剂的含有双(全氟乙基磺酰基)亚氨基锂的二元电解质碳酸亚丙酯(PC)-碳酸二甲酯(DMC)中恒电流循环仅一次。以此方式预处理的Li电极甚至在转移到无任何添加剂的电解质中后也表现出在后续周期中的高可循环性。

US 2014/0220439 A1公开了包含金属阳极和在金属阳极上形成并与金属阳极直接接触的复合保护膜的受保护金属阳极构造，其中所述金属阳极包含选自碱金属的金属。

M.Wu等人,Electrochimica Acta 103(2013)199-205公开了组合的AlCl₃和吡咯对Li电极的SEI形成和电化学性能的作用。

从这种现有技术出发，目的是找出用于锂离子电池的受保护锂阳极的灵活和更高效合成途径。用这些受保护锂阳极制成的电化学电池应具有高容量、循环稳定性、效率和可靠性、低自放电、良好机械稳定性和低阻抗。

通过一种生产用于锂离子电池的受保护锂阳极的方法实现这一目的，其中所述受保护锂阳极包含

(A1)金属锂和

(A2)至少一种通式(I)的合金，

Li_xM(I)

其中

x是在1至5的范围内的值，且

M是选自由Al、Si、P、As、In、Bi和Zn构成，优选由Al、P、As、In和Zn构成，特别由P、As、In和Zn构成的元素组的元素，

所述方法包括如下工艺步骤

(a)使包含金属锂的实体的金属表面完全或部分与液体混合物接触，所述液体混合物包含