[发明专利]一种具有保护层的锂金属电极的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有保护层的锂金属电极的制备方法，包括步骤1、将硼酸、氟化石墨烯按比例进行球磨混合均匀，然后与聚二甲基硅氧烷进行加温的干法混合，干法混合的温度范围为100℃～200℃，随后降温到常温后加入有机溶剂继续混合，得到均匀分散的浸泡浆料；步骤2、将锂金属电极材料浸泡在浸泡液中，所述第一浸泡液用于去除锂箔表面杂质；步骤3、将锂金属电极材料浸泡在所述浸泡浆料中；步骤4、将锂金属电极材料进行红外干燥；红外干燥的温度为40℃～60℃；步骤5、将锂金属电极材料进行加温干燥，加温干燥的温度为60℃～100℃，使得锂金属电极材料表面形成保护层。本发明为锂金属电极提供保护层，且抑制锂枝晶生长，增强了循环寿命和安全性能。

技术领域

本发明涉及电化学领域，具体地说，涉及一种具有保护层的锂金属电极的制备方法。

背景技术

随着科技的发展，当前世界对能源的依赖愈来愈强，对以二次电池为主的能源存储和转化器件的需求也愈来愈高。锂二次电池作为现今最先进的电池技术之一，具有相对较大的能量密度和功率密度，已经广泛应用于各类电子设备、新能源汽车、武器装备等民用和军事领域。锂金属极片具有最低的标准电位(-3.04V)、极高的比容量(3860mAh/g)、最小的金属密度(0.534g/cm)、最低的碱金属活泼性，拥有极高的能量密度，而且相对易于生产加工。然而，在进行反复充放电后，锂金属表面会生长树枝状枝晶，锂枝晶持续生长能刺穿隔膜，造成电池短路，甚至引发火灾。锂枝晶生长带来的使用短寿命和高危险问题仍然没有完全解决，制约着下一代高能量密度LMBs的发展和应用。为解决这些问题，制备带有保护层的锂金属极片，有望实现高效率、长寿命和无枝晶性能。

理想的锂金属保护层至少应满足下列要求：第一，在电化学循环过程中保持化学稳定性，阻隔锂金属极片与电解液反应；第二，具有较好的离子导电性，为锂离子扩散提供通道；第三，机械强度高，并能与锂金属紧密接触，防止锂枝晶刺破保护层；第四，具有较低的电子导电性，防止锂离子在保护层表面沉积。

现有发明如CN111180673A—一种具有表面保护层的金属锂负极的制备工艺，将锂盐或/和无机固态电解质与聚合物溶解在聚酰亚胺溶液中，再涂覆到金属锂箔材的一侧表面。与本发明有明显的区别，本发明采用的氟化石墨烯，具有二维平面结构，可以提高锂离子传输的均匀性，而锂盐或/和无机固态电解质则为颗粒结构，反而会使锂离子传输不均匀性，导致锂不均匀沉积，影响锂金属性能。另外，本发明采用带有交联的聚二甲基硅氧烷保护层的锂金属可以任意裁切，边缘裂口可以自动愈合，不会使锂金属暴露于外界环境中，避免锂金属被空气氧化和与电解液产生副反应，具有重大的应用意义，这是现有发明所不具有的优势。除此之外，本申请中保护层涂敷工艺与已有专利具有明显区别，采用本发明能够更好发挥有机无机复合材料的机械性能和传导性能，并且针对原料设计出独特的加工工艺，可以双面涂敷保护层，能够实现高性能锂金属极片批量化制备。

发明内容

本发明的目的是：为锂金属电极提供保护层，制备具有高机械强度、高离子电导率和低电子电导率的电极保护层，能够引导锂离子均匀沉积并抑制锂枝晶生长，达到增强锂金属电极的循环寿命和安全性能的目的。

本发明的技术方案是：

提供一种具有保护层的锂金属电极的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、将硼酸、氟化石墨烯按比例进行球磨混合均匀，然后与聚二甲基硅氧烷进行加温的干法混合，干法混合的温度范围为100℃～200℃，随后降温到常温后加入有机溶剂继续混合，得到均匀分散的浸泡浆料；

步骤2、将锂金属电极材料浸泡在浸泡液中，所述第一浸泡液用于去除锂箔表面杂质；

步骤3、将锂金属电极材料浸泡在所述浸泡浆料中；

步骤4、将锂金属电极材料进行红外干燥；红外干燥的温度为40℃～60℃；