[发明专利]一种锂金属负极及其制备和应用

权利要求书

1.一种锂金属负极，其特征在于：锂金属负极是以锂金属为基底，在面向正极的表面依次包覆有固态的锂盐层和聚合物电解质层；聚合物电解质层为锂盐与聚合物的混合物；所述聚合物为含氧杂原子的3～6元环状单体开环聚合形成的醚类或酯类聚合物；所述锂金属基底、锂盐层、聚合物电解质层中的锂的浓度依次呈梯度递减；

所述含氧杂原子的3～6元环状单体为1,3-二氧戊环、1,4-二氧己环、四氢呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯及其衍生物中的一种或两种以上；

所述锂金属负极的制备包括以下步骤：首先在锂金属基底表面均匀覆盖一定质量的锂盐，再均匀滴加一定质量所述含氧杂原子的3～6元环状单体，使所述含氧杂原子的3～6元环状单体在锂盐作用下发生开环聚合反应形成聚合物电解质层；所述聚合反应剩余的过量锂盐被包覆在聚合物电解质层与锂金属基底之间，构成固态的锂盐层。

2.根据权利要求1所述的锂金属负极，其特征在于：所述聚合物电解质层的厚度为1～50μm。

3.根据权利要求1所述的锂金属负极，其特征在于：所述固态的锂盐层的厚度为0.5-15μm。

4.权利要求1-3任意一项所述锂金属负极的制备方法，其特征在于：所述的锂金属负极是采用锂盐和含氧杂原子的3～6元环状单体，在锂金属基底表面原位生长的方法制备得到。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含氧杂原子的3～6元环状单体为1,3-二氧戊环、1,4-二氧己环、四氢呋喃中的一种或两种以上；

所述的锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂中的一种或二种以上；所述锂盐和环状单体的质量比为1.5～6。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含氧杂原子的3～6元环状单体为1,3-二氧戊环、1,4-二氧己环、四氢呋喃中的一种或两种以上；

所述的锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或两种；所述锂盐和环状单体的质量比为2～4。

7.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述锂盐在锂金属负极表面的覆盖量为0.1～1g/cm²。

8.权利要求1-3任意一项所述锂金属负极的应用，其特征在于，所述锂金属负极应用于锂电池中。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述锂电池包括锂金属负极、隔膜、正极，电解液浸润于整个电池结构中，其中电解液中锂的浓度0.8～1.2mol/L。