[发明专利]锂金属电极及其制备方法以及锂二次电池

说明书

技术领域

本发明属于电池领域，涉及一种锂二次电池负极及其制备方法以及使用该电极的锂二次电池。

背景技术

随着科技的发展，人们对超薄化、小型化电器的需求日益扩大，这就对电池的高比能提出要求。现有的通用负极材料——石墨，其理论容量仅有372mAh.g^-1，且第一次充放电循环时又会产生大量的不可逆容量损失，而其他高能负极材料目前取得的进展有限。因此，具有高理论比容量（可达3860mAh.g^-1）的锂金属负极再次进入科研工作者研发的热门领域。锂金属负极除了理论比容量高之外，交换电流密度也大且极化性小。

但金属锂负极在充放电过程中易产生锂金属枝晶，若此类枝晶成长到微米级别后从极板脱落下来，则会导致负极接触断开，发生“死锂现象”，导致电池容量降低；若枝晶进一步生长，则会刺穿隔膜延伸至正极，导致内部短路，引起火灾甚至爆炸。这些问题严重制约了锂金属二次电池的商品化生产。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种可以有效地抑制锂枝晶的锂金属电极、制备该锂金属电极的方法以及包含该锂金属电极的锂二次电池。

一种锂金属电极，该锂金属电极包括锂金属片以及包覆在该锂金属片表面的保护层，该保护层的材料为有机-无机杂化高分子聚合物，该有机-无机杂化高分子聚合物的每个重复单元包括硅原子、甲基丙烯酰氧基团或丙烯酰氧基团以及至少两个烷氧基团，该烷氧基团与该甲基丙烯酰氧基团或丙烯酰氧基团分别与硅原子连接。

一种锂金属电极的制备方法，包括以下步骤：

提供一锂金属片以及有机-无机杂化高分子聚合物，该有机-无机杂化高分子聚合物的每个重复单元包括硅原子、甲基丙烯酰氧基团或丙烯酰氧基团以及至少两个烷氧基团，该烷氧基团与该甲基丙烯酰氧基团或丙烯酰氧基团分别与硅原子连接，以及

将该有机-无机杂化高分子聚合物包覆于所述锂金属片表面形成一保护层，获得所述锂金属电极。

一种锂二次电池，其包括正极、负极、隔膜以及非水电解液组成，其中，所述隔膜设置在所述正极与负极之间，所述负极为所述锂金属电极。

与现有技术相比较，本发明实施例通过在所述锂金属片表面设置每个重复单元包括甲基丙烯酰氧基团或丙烯酰氧基团以及至少两个烷氧基团的有机-无机杂化高分子聚合物保护层，有效地抑制了锂二次电池在电化学循环过程中锂枝晶的产生，降低了电极表面副反应的发生，大大地提高了采用锂金属作为电极的锂二次电池的电化学循环性能稳定性以及安全性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的锂金属电极的结构示意图。

图2为本发明实施例以及对比例提供的锂二次电池在电化学循环过程中的负极极化测试曲线图。

图3为本发明实施例提供的锂金属电极与对比例提供的纯锂片在电化学充放电循环后各自的扫描电镜照片。

主要元件符号说明

锂金属电极100锂金属片102保护层104

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明实施例提供的锂金属电极及其制备方法，以及使用该锂金属电极的锂二次电池。

请参阅图1，本发明实施例提供一种锂金属电极100，该锂金属电极100包括锂金属片102以及包覆在该锂金属片表面的保护层104，该保护层104的材料为有机-无机杂化高分子聚合物，该有机-无机杂化高分子聚合物的每个重复单元包括甲基丙烯酰氧基团或丙烯酰氧基团以及至少两个烷氧基团，该烷氧基团与该甲基丙烯酰氧基团或丙烯酰氧基团分别与硅原子连接。