[发明专利]用于锂金属二次电池的保护锂阳极的聚合物层及制造方法

权利要求书

1.一种锂二次电池，所述锂二次电池包括阴极、阳极以及布置在所述阴极与所述阳极之间的电解质或隔膜-电解质组件，其中所述阳极包括：

a)作为阳极活性材料的锂或锂合金的箔或涂层；以及

b)高弹性聚合物的薄层，所述高弹性聚合物具有从2％至700％的可恢复拉伸应变、在室温下不小于10^-6S/cm的锂离子电导率、以及从1nm至10μm的厚度。

2.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述高弹性聚合物含有交联的聚合物链网络，所述交联的聚合物链网络在所述交联的聚合物链网络中具有醚键、腈衍生的键、过氧化苯甲酰衍生的键、环氧乙烷键、环氧丙烷键、乙烯醇键、氰基-树脂键、三丙烯酸酯单体衍生的键、四丙烯酸酯单体衍生的键、及其组合。

3.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述高弹性聚合物含有选自含腈的聚乙烯醇链、氰基树脂链、季戊四醇四丙烯酸酯链、季戊四醇三丙烯酸酯链、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)链、乙二醇甲基醚丙烯酸酯(EGMEA)链、及其组合的交联的聚合物链网络。

4.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述高弹性聚合物含有按重量计从0.1％至50％的分散在其中的锂离子传导添加剂，或在其中含有按重量计从0.1％至按重量计10％的选自碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、及其组合的增强纳米长丝。

5.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述高弹性聚合物与锂离子传导添加剂混合以形成复合物，其中所述锂离子传导添加剂分散在所述高弹性聚合物中，并且选自Li₂CO₃、Li₂O、Li₂C₂O₄、LiOH、LiX、ROCO₂Li、HCOLi、ROLi、(ROCO₂Li)₂、(CH₂OCO₂Li)₂、Li₂S、Li_xSO_y、及其组合，其中X＝F、Cl、I、或Br，R＝烃基，0≤x≤1，1≤y≤4。

6.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述高弹性聚合物进一步含有分散在其中的导电材料，并且所述导电材料选自电子传导聚合物、金属颗粒或金属线、石墨烯片、碳纤维、石墨纤维、碳纳米纤维、石墨纳米纤维、碳纳米管、石墨颗粒、膨胀石墨薄片、乙炔黑颗粒、及其组合。

7.如权利要求6所述的锂二次电池，其中，所述导电材料具有小于100nm的厚度或直径。

8.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述高弹性聚合物进一步含有分散在其中的锂盐，并且所述锂盐选自高氯酸锂LiClO₄、六氟磷酸锂LiPF₆、氟硼酸锂LiBF₄、六氟砷化锂LiAsF₆、三氟甲磺酸锂LiCF₃SO₃、双三氟甲基磺酰亚胺锂LiN(CF₃SO₂)₂、双(草酸)硼酸锂LiBOB、二氟草酸硼酸锂LiBF₂C₂O₄、二氟草酸硼酸锂LiBF₂C₂O₄、硝酸锂LiNO₃、氟烷基磷酸锂LiPF₃(CF₂CF₃)₃、双全氟乙基磺酰亚胺锂LiBETI、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂、双(氟磺酰基)酰亚胺锂、三氟甲烷磺酰亚胺锂LiTFSI、离子液体基锂盐、及其组合。