[发明专利]金属锂负极的制备方法、金属锂负极及锂金属电池

说明书

本申请提供了一种金属锂负极的制备方法，包括以下步骤：将第一钝化物和第二钝化物溶解于溶剂中，得到钝化溶液，其中所述第一钝化物为多烷基化合物，所述多烷基化合物中碳原子个数为10‑20，所述第二钝化物为卤化盐；将金属锂置于所述钝化溶液中反应0.1‑24h，得到表面具有钝化层的金属锂负极；采用所述溶剂清洗所述金属锂负极，并将清洗后的所述金属锂负极置于惰性环境干燥，得到所述金属锂负极。本申请提供的金属锂负极的制备方法有利于提高多硫化物阻隔效率且适用于工业化生产。本申请还提供了一种由上述方法制备的金属锂负极及包含所述金属锂负极的锂金属电池。

技术领域

本申请涉及锂金属电池的技术领域，尤其涉及一种金属锂负极的制备方法、金属锂负极及锂金属电池。

背景技术

锂金属电池在使用过程中，由于锂离子沉积不均匀，锂金属负极表面会形成锂枝晶，进而降低电池使用效率和使用寿命，甚至出现短路爆炸的危险。而且当正极材料中具有硫时，锂金属电池反应过程会生成多硫化锂溶解在电解液中，当多硫化锂扩散到锂金属负极表面，会造成锂金属的严重腐蚀。

现有技术中，通过在锂金属表面构建一层固体电解质界面(Solid ElectrolyteInterphase，SEI)膜，可以阻挡锂金属和电解液的接触，抑制副反应，减缓锂枝晶生长。但是常用的人工SEI膜阻隔多硫化锂的性能有限，制备方法较为复杂，而且成本较高，不利于工业化生产。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种有利于提高多硫化物阻隔效率的金属锂负极的制备方法。

另外，还有必要提供一种由上述金属锂负极制备方法制备的金属锂负极。

还提供了一种包含所述金属锂负极的锂金属电池。

为实现上述目的，本申请提供了一种金属锂负极的制备方法，包括以下步骤：

将第一钝化物和第二钝化物溶解于溶剂中，得到钝化溶液，其中所述第一钝化物为多烷基化合物，所述多烷基化合物中碳原子个数为10-20，所述第二钝化物为卤化盐；

将金属锂置于所述钝化溶液中反应0.1-24h，得到表面具有钝化层的金属锂负极；

采用所述溶剂清洗所述金属锂负极，并将清洗后的所述金属锂负极置于惰性环境干燥，得到所述金属锂负极。

在一些可能的实现方式中，所述溶剂包括四氢呋喃和二甲基亚砜中的至少一种。

在一些可能的实现方式中，所述第一钝化物包括多烷基磷酸、多烷基胺、多烷基羧酸、多烷基硫醇以及多烷基醇中的至少一种。

在一些可能的实现方式中，所述第二钝化物包括卤化铝、卤化锌、卤化铟、卤化铋、卤化砷以及卤化锡中的至少一种。

在一些可能的实现方式中，所述钝化溶液中所述第一钝化物的质量分数大于或等于0.05％；所述钝化溶液中第二钝化物的浓度大于或等于1mol L-¹。

在一些可能的实现方式中，所述金属锂置于所述钝化溶液的反应温度为20℃-80℃。

本申请还提供了一种金属锂负极，由所述的金属锂负极的制备方法制得，所述金属锂负极包括金属锂层和负载于所述金属锂层表面的钝化层，所述钝化层包括多烷基锂盐和锂基合金。

在一些可能的实现方式中，所述多烷基锂盐包括多烷基磷酸锂、多烷基胺锂、多烷基羧酸锂、多烷基硫醇锂以及多烷基醇锂中的至少一种，所述锂基合金包括锂铝合金、锂锌合金、锂铟合金、锂铋合金、锂砷合金及锂锡合金中的至少一种。

在一些可能的实现方式中，所述金属锂层的厚度为1μm-500μm，所述钝化层的厚度为5nm-4μm。

本申请还提供一种锂金属电池，包括所述的金属锂负极。