[发明专利]二次电池和用电设备

说明书

本发明公开了一种二次电池和用电设备。所述二次电池包含锂金属层、固态电解质层，以及设置在所述锂金属层和所述固态电解质层之间的负极界面修饰层，所述负极界面修饰层包括金属微米线和碳材料，所述金属微米线的长度为0.5μm～100μm。本发明所述二次电池包括设置在金属锂负极和固态电解质之间的负极界面修饰层，可减少固态电解质与金属锂的直接接触，显著改善固态电池锂金属负极侧的界面稳定性，有利于锂离子的均匀沉积，抑制锂枝晶的生长，提高电池的利用率和循环寿命。

技术领域

本发明涉及二次电池领域，尤其涉及一种二次电池和用电设备。

背景技术

金属锂负极具有化学势低(-3.04V vs.SHE)和理论容量高(3860mAh g^-1)等优势，一直被认为是最理想的锂电池负极材料。但是，金属锂的高活性和在电池循环过程中形成的锂枝晶严重阻碍了金属锂负极的商业化进程。

固态电池被认为是克服锂枝晶的最有效方法，其采用高机械强度的固态电解质来抑制锂枝晶的刺穿。但是，大多数固态电解质对金属锂不稳定，静置和循环过程中会形成界面层，消耗金属锂，而且界面层阻抗高，降低电池的性能，并导致电池的失效。

中国专利CN202110914122.1公开了一种具有负极界面修饰层的固态金属锂电池，负极界面修饰层位于金属锂负极和固态电解质之间，该负极界面修饰层是采用磁控溅射在固态电解质上制备的氮化铝涂层，但该方法中采用的磁控溅射成本较高，无法制备大容量电池，而且氮化铝涂层的离子传导能力差，电池内阻大。

发明内容

本发明的首要目的是克服固态电解质与金属锂负极的界面化学稳定性差、易生长锂枝晶以及界面阻抗大的问题，提供一种二次电池，包含锂金属层、固态电解质层，以及设置在所述锂金属层和所述固态电解质层之间的负极界面修饰层。本发明所述负极界面修饰层可减少固态电解质与金属锂的直接接触，显著改善固态电池锂金属负极侧的界面稳定性，有利于锂离子的均匀沉积，抑制锂枝晶的生长，从而提高电池的利用率和循环寿命。

本发明的另一目的是提供上述负极界面修饰层的制备方法。

本发明的再一目的是提供包含所述二次电池的用电设备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一方面，本发明提供一种二次电池，包含锂金属层、固态电解质层，以及设置在所述锂金属层和所述固态电解质层之间的负极界面修饰层，所述负极界面修饰层包括金属微米线和碳材料，所述金属微米线的长度为0.5μm～100μm。

在本发明的一些实施方式中，所述金属微米线的长度为1μm～10μm。

在本发明的一些实施方式中，所述金属微米线的长径比为(10～1000)：1。

在本发明的一些实施方式中，所述金属微米线的长径比为(50～200)：1。当金属微米线的长径比为(50～200)：1时，可进一步提高负极界面修饰层导电性，从而降低固态电解质与金属锂负极的界面阻抗并提高界面化学稳定性。

在本发明的一些实施方式中，所述金属微米线的金属的纯度为80％以上。

金属杂质较少，其导电性和导离子性越好，可进一步改善固态电解质与金属锂负极的界面化学稳定性和界面阻抗。

在本发明的一些实施方式中，所述金属微米线的金属的纯度为95％以上。

在本发明的一些实施方式中，所述金属微米线的金属包含能与金属锂形成合金的金属。

在本发明的一些实施方式中，所述金属包含Ag、Zn、Zr、Sn和Ti中的一种或几种。Ag、Zn、Zr、Sn和Ti与金属锂形成合金后可减少金属锂的亲和能，有利于锂离子的传导，规整锂离子的沉积。