[发明专利]用于负极的组合物和包含该组合物的保护膜、负极和装置

权利要求书

1.一种用于制备负极保护膜的组合物，其包含：

硅材料；和

具有低电子电导率的锂离子导体材料；其中所述锂离子导体材料的电子电导率小于1E-5S/cm；

其中所述硅材料包含硅、硅合金SiM_y、其组合，其中y＜0.05，其中M包括B、Al、P、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Ga、As、Zr、In或Sn中的至少一种；

其中所述负极包括锂金属层，所述保护膜存在于所述负极的锂金属层上，所述保护膜还包含Li_xSi，其中1.5＜x＜4.0。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述硅材料与所述锂离子导体材料的摩尔比为1:5至20:1。

3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述锂离子导体材料包含以下的至少一种：

LiF；Li₃PO₄；Li₃N；LiPON；Li₂O；Li₄SiO₄；LiAlO₂；Li_x1Ti_y1(PO₄)₃，其中0x12且0y13；Li_x2Al_y2(Ti,Ge)_z2(PO₄)₃，其中0x22，0y21，且0z23；Li_1+x3+y3(Al,Ga)_x3(Ti,Ge)_2-x3Si_y3P_3-y3O₁₂，其中0≤x3≤1且0≤y3≤1；Li_x4La_y4TiO₃，其中0x42且0y43；Li_x5Ge_y5P_z5S_w5，其中0x510，0y51，0z52，且0w512；Li_x6Si_y6S_z6，其中0≤x63，0y62，且0z64；Li_x7P_y7S_z7，其中0≤x73，0y73，且0z77；Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-P₂O₅-TiO₂-GeO₂陶瓷；或Li_3+x8La₃N₂O₁₂，其中0≤x8≤5，且N为Te、Nb、Zr。

4.一种负极的保护膜，其包含权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述负极包括锂金属层，所述保护膜涂覆在所述负极的锂金属层上。

5.根据权利要求4所述的保护膜，其具有0.01微米至5微米的厚度。

6.根据权利要求4所述的保护膜，其中所述锂金属层包含锂金属、锂合金或锂化合物中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的保护膜，其中所述锂金属层为薄膜层或粉末层。

8.根据权利要求4所述的保护膜，其中在所述锂金属层和所述保护膜中，锂元素与硅元素的摩尔比大于10:1。

9.根据权利要求4所述的保护膜，其中所述Li_xSi具有10^-14-10^-10cm²/S的锂扩散系数，所述Li_xSi具有大于10GPa的强度。