[发明专利]原位聚合保护锂金属电极

说明书

本申请涉及原位聚合保护锂金属电极。提供了一种电极，其包含含有锂(Li)的电极活性材料和涂覆至少一部分所述电极活性材料的聚合物层。所述聚合物层包含具有式I的单体的聚合产物：式I，其中R₁和R₂独立地为芳基或支链或直链的C₁‑C₁₀烷基和X₁和X₂独立地为氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)。

政府支持

本发明是在由能源部授予的政府支持DE-0007787下完成的。政府享有本发明的某些权利。

技术领域

本技术涉及包含含有锂(Li)的电极活性材料和涂覆至少一部分所述电极活性材料的聚合物层的电极，包含所述电极的电池和制造所述电极的方法。

背景技术

本部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

电化学能量存储装置，例如锂离子蓄电池(batteries)，可用于各种产品中，包括汽车产品，例如起停系统(例如12V起停系统)，蓄电池辅助系统(μBAS)，混合动力电动车辆(HEV)和电动车辆(EV)。典型的锂离子蓄电池包括两个电极、隔离件和电解质。锂离子蓄电池还可包括各种端子和封装材料。在电化学电池(cells)中，例如在锂离子蓄电池中，两个电极中的一个充当正电极或阴极，另一个电极充当负电极或阳极。常规可再充电锂离子蓄电池通过在负电极和正电极之间可逆地来回传递锂离子来工作。例如，锂离子可在蓄电池充电期间从正电极移动到负电极，并在蓄电池放电时以相反方向移动。隔离件和/或电解质可设置在负电极和正电极之间。电解质适于在电极之间传导锂离子(或在钠离子蓄电池的情况下传导钠离子)并且与两个电极一样可以是固体形式、液体形式或固-液杂化形式。在包括设置在固态电极之间的固态电解质的固态蓄电池的情况中，固态电解质物理地隔开电极从而不需要单独的隔离件。

包括锂金属阳极的锂离子蓄电池是有希望的，因为相对于标准氢电极，锂金属具有约3860 mAh/g的高理论比容量、约0.53g/cm³的低密度和约-3.040V的低负电化学电位。然而，锂金属阳极遭受高反应性和大的体积变化，这导致苔状结构(mossy structure)、低循环效率和枝晶生长。锂金属阳极可以用单氯硅烷例如氯三甲基硅烷处理以形成硅氧烷层，以帮助改进循环效率并减少枝晶形成，但是这种处理不能在高电流密度循环中幸存。因此，需要在高电流密度循环中改进循环效率并减少枝晶形成的锂金属阳极处理。

发明内容

本部分提供了本公开的一般概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。

在各个方面中，本技术提供了一种电极，其包含含有锂(Li)的电极活性材料和涂覆至少一部分所述电极活性材料的聚合物层，其中所述聚合物层包含具有式I的单体的聚合产物：

式I，

其中R₁和R₂独立地为芳基或支链或直链的C₁-C₁₀烷基，且X₁和X₂独立地为氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)。

在一个方面中，R₁或R₂中的至少一个是苯基。

在一个方面中，所述苯基被至少一个C₁-C₁₀烷基、卤素(halide)或其组合取代。

在一个方面中，R₁或R₂中的至少一个是(二苯基膦基)苯基。

在一个方面中，R₁或R₂中的至少一个是芴基。

在一个方面中，R₁或R₂中的至少一个是C₁-C₁₀烷基。