[发明专利]一种在空气中具备良好稳定性的锂带/箔及其制备方法

说明书

本发明公开了一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔及其制备方法。该方法包括以下步骤：将锂带/箔/置于真空环境中，然后通过物理气相沉积法在其表面制备保护层，该保护层能够紧密附着在金属锂带/箔表面。本发明通过在锂带/箔表面沉积保护层，可以提高金属锂在空气中的稳定性，有利于降低金属锂的应用成本，并且能够在一定程度上提升金属锂在后续电池应用中的电化学性能表现。

技术领域

本发明属于材料工程技术领域，具体涉及一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔及其制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，虽然化石燃料依然是提供人类活动的主要能源方式，但是其对于环境的污染日趋严重，因此全球科研人员以及各国政府都积极寻求新型能源用以取代传统化石能源。锂离子电池由于其较高的能量密度，在电化学储能领域被广泛研究和应用。目前，随着便携式电子设备和电动汽车的快速发展，现有的锂离子电池已经逐渐不能满足实际应用中越来越高的要求。因此新一代的高能量密度的电极材料已经成为了电化学储能领域的研究热点。金属锂由于超高的能量密度和最低的氧化还原电势成为最有可能取代石墨的首选负极材料。但是金属锂由于热力学性质极不稳定，因而很容易与其他物质发生反应。如遇水会发生剧烈反应，放出大量氢气，该反应产生的热甚至可以点燃生成的氢气，使金属锂起火燃烧。在空气中，金属锂也会与水蒸气、氮气、氧气发生反应而变质，并最终生成Li₂CO₃、LiOH、Li₂O等。

因此在金属锂的生产、储存、运输以及使用时都需要在干燥的气氛下进行操作，一般情况下都采用高纯氩气作为保护气体。这给金属锂的应用带来了极大的不便，而且成本和安全风险也较大。鉴于此，我们通过物理气相沉积法在金属锂表面沉积保护层，从而制备出了一种具有良好空气稳定性的金属锂带/箔。该保护层可以有效保护金属锂带/箔不受空气的腐蚀，而且不会降低其电化学性能。这将极大的方便金属锂负极的应用，推动这种新型锂电池负极材料的发展。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔及其制备方法，其采用了工业上易于大规模商业化生产的物理气相沉积法在金属锂表面进行沉积至少一层薄膜作为保护层。该保护层能够较好的保护金属锂带/箔在一定时间内不受空气的腐蚀，而且不会降低其在电池中的电化学性能。

为实现上述目的，本发明解决其存在的问题所采用的技术方案是：

一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔，包括作为基底的锂带/箔；所述锂带/箔的表面设置有至少一层薄膜作为保护层。

进一步地，保护层或本身具有良好的空气稳定性，或能够与锂带/箔之间反应形成新物相具有良好的空气稳定性，或能够与空气反应形成稳定的新保护层，最终生成具有良好空气稳定性的保护层。

进一步地，保护层的厚度为5nm～10μm。

上述锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：

将锂带/箔置于真空环境中，然后在锂带表面沉积至少一层薄膜作为保护层。

进一步地，沉积保护层采用的方法为物理气相沉积法，其具体为磁控溅射、电子束蒸发、离子束溅射或热蒸发镀膜。

进一步地，保护层每层的材质均为金属、合金或氧化物中的至少一种，且每层材质均不相同。

进一步地，金属为铝、锌、镁、铜、镍、铁、钛、锡、锑、铟、银或钼中的至少一种元素。

进一步地，合金为由铝、锌、镁、铜、镍、铁、钛、锡、锑、铟、银、硅、镓、锗或钼中至少两种元素所组成的合金。

进一步地，氧化物为氧化硼、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氧化铜、氧化铁、氧化钒、氧化钛、氧化锡、氧化锑、氧化钼、氧化硅或氧化锆中的至少一种。

本发明的有益效果为：