[发明专利]一种用于保护锂金属表面的有机聚合物-无机颗粒复合膜的制备

说明书

本发明属于锂金属一次电池中的技术，尤其涉及一种用于保护锂金属表面的有机聚合物‑无机颗粒复合膜的制备方法；具体制备过程包括如下步骤：1)将有机聚合物溶解在分散溶剂中得到聚合物溶液；2)将无机颗粒加入聚合物溶液中均匀分散得到复合浆料；3)将复合浆料涂覆在锂金属表面成膜。该方法制备出的复合膜保护锂金属能大大抑制锂金属表面与电解液界面接触处热力学自发的腐蚀反应，减少锂表面的副反应，能够大大提高锂金属一次电池的静置寿命，降低其自放电率，并且提高高温安全特性，在改善锂金属一次电池安全性与寿命方面具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种保护锂金属一次电池中的锂金属表面以提高其高温安全性和循环性的方法。

背景技术

随着科技的快速发展，人们对一次电池能量密度的需求也在快迅速增加。锂一次电池是一种高能化学原电池，俗称锂电池。锂金属一次电池以金属锂为负极，金属氧化物或其他固体、液体氧化剂为正极活性物，所用电解质为固体盐类或溶于有机溶剂的盐类。锂一次电池的质量比容量和体积比容量均远大于普通一次电池如锌锰电池、锌汞电池等，因此受到了人们的广泛关注。它可用作手表、计算器、电子玩具、钓鱼电池、电子仪表、笔记本电脑的备用电源、各种设备上的记忆电源、小型医疗设备中；产品质量快速提升，应用领域不断扩展，成为我国智能化、信息化产业发展的重要基石。

然而，锂金属电池的高温安全性成为一种隐患。例如，锂二氧化锰电池在高温环境下，二氧化锰不可逆地溶于电解液，同时电解液不断分解。同时，金属锂的活泼性很高，在高温的情况下，有可能出现与电解液发生剧烈反应产热导致燃烧、爆炸等重大安全事故。此外，锂金属电池的自放电率也限制了它的储存寿命。因此，采用一定的策略构筑一种拥有较好高温安全性和低自放电率的锂金属一次电池具有很高的应用价值。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种用于保护锂金属表面有机聚合物-无机颗粒复合膜的制备方法，制备出的有机聚合物-无机颗粒复合膜保护锂金属电池的高温安全特性得到了极大提高。同时，此复合膜能抑制锂金属表面与电解液界面接触处热力学自发的腐蚀反应，减少锂表面的副反应，能够大大提高锂金属一次电池的静置寿命，降低其自放电率。

用于解决技术问题的方法

针对上述问题，本发明提出了一种用于保护锂金属表面有机聚合物-无机颗粒复合膜的制备方法。

根据本发明的一个实施方案，提供一种保护锂金属表面的有机聚合物-无机颗粒复合膜的制备方法，其包括以下步骤：

1)将有机聚合物溶解在分散溶剂中得到聚合物溶液；

2)将无机颗粒加入聚合物溶液中均匀分散得到复合浆料；

3)将复合浆料涂覆在锂金属表面成膜。

一种实施方式为，其中，该聚合物为聚丙烯腈，聚二甲基硅氧烷，聚环氧乙烷，聚偏氟乙烯，聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇苯基醚丙烯酸酯、聚乙二醇苯基醚甲基丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物的一种或几种。

一种实施方式为，其中，所用分散溶剂为N-甲基吡咯烷酮、丙酮、四氢呋喃、二甲基亚砜、二甲苯的一种或几种。

一种实施方式为，其中，所述无机颗粒为锂镧锆氧、锂镧钽氧、金属元素掺杂锂镧锆氧颗粒、硫化物颗粒、NASICON型无机颗粒、钙钛矿型无机颗粒的一种或几种；无极颗粒相对于有机聚合物和无机颗粒总质量的添加量为5％-95％wt，粒径在1nm～30μm。

一种实施方式为，其中，均匀分散采用机械搅拌法，搅拌温度在室温～80℃，搅拌时长为1～30h。

一种实施方式为，其中，成膜时，采用刮涂的方法将复合浆料涂覆在锂金属表面，膜在惰性气体气氛下干燥，干燥后厚度为0.1～500μm。