[发明专利]一次锂电池及其制备方法

权利要求书

1.一种一次锂电池，其特征在于：所述一次锂电池的负极是超轻三维骨架金属锂复合体，所述复合体具有：

不导电的高分子聚合物三维骨架；

沉积在三维骨架内部的、用于提高金属锂浸润性的纳米功能粒子；

分布于三维骨架表面且贯穿三维骨架内部的金属锂薄膜，其中，借助于提高金属锂浸润性的纳米功能粒子，金属锂薄膜形成贯穿三维骨架的导电通道；和

任选地，位于金属锂薄膜外表面的表面保护层，

其中，所述超轻三维骨架金属锂复合体具有1.0-200微米的均匀厚度，厚度公差在±0.5μm以内，所述超轻三维骨架金属锂复合体的密度小于等于单纯金属锂薄膜的密度。

2.根据权利要求1所述的一次锂电池，其特征在于：所述三维骨架由不导电的高分子聚合物经过静电纺丝或者编制而成；

优选地，所述高分子聚合物包括：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、粘胶纤维、醋酸纤维、尼龙、涤纶、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚芳醚、聚芳酰胺中的一种或者多种组合。

3.根据权利要求1所述的一次锂电池，其特征在于：所述的纳米功能粒子包括半导体(磷化铟(InP)、硅(Si)、氮化镓(GaN)、氮化硼(BN))纳米粒子、含亲锂基团的有机纳米粒子中的一种或多种，所述亲锂基团包括氨基、硝基、吡咯、吡啶、咪唑、氟、胺类、腈类、叠氮、偶氮、重氮基团中的至少一种；

优选地，所述的纳米功能粒子与三维骨架的质量比在1％至15％范围内；

并且优选地，所述的纳米功能粒子通过热蒸镀或者化学气相沉积进入三维骨架内部。

4.根据权利要求1所述的一次锂电池，其特征在于：所述金属锂薄膜的材料包括纯金属锂或者锂合金，所述锂合金为金属锂与硅、镁、铝、铟、硼、锡、镓、钇、银、铜、铅、铋、钠、碳、锗、钛、铬、钻、钨、铁、铌、镍、金、钡、镉、铯、钙、锰、氮、铂、硫、铊、锶、碲、锌、锑、锆中一种或多种的合金；优选地，所述金属锂薄膜通过向内部沉积有纳米功能粒子的三维骨架喷淋熔融金属锂或锂合金而形成。

5.根据权利要求1所述的一次锂电池，其特征在于：当存在时，所述表面保护层的厚度为5纳米～100微米，

优选地，通过在金属锂薄膜表面喷涂、浸涂、气相沉积有机试剂(聚环氧乙烷PEO、聚乙烯醇、油酸、十八烷基磷酸、氟代碳酸乙烯酯FEC的一种或者多种组合)或者气体等离子刻蚀(二氧化碳、氮气、氟气、氧气中的一种或者多种组合)，形成所述表面保护层，

优选地，所述表面保护层为固体电解质界面膜(SEI膜)，厚度为5纳米～20微米。

6.根据权利要求1所述的一次锂电池，其特征在于：所述一次锂电池包括锂-二氧化锰电池、锂-亚硫酰氯电池、锂-二硫化铁电池、锂-二氧化硫电池、锂-氟化碳电池。

7.根据权利要求1所述的一次锂电池，其特征在于：所述一次锂电池的形状包括圆柱式电池、软包电池、扣式电池。

8.根据权利要求1所述的一次锂电池，其特征在于：所述一次锂电池的正极活性物质包括二氧化锰、氧亚硫酰氯、二硫化铁、氟化碳、二氧化硫、硫酰氯中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的一次锂电池，其特征在于：所述一次锂电池包括液体电解液或固态电解质。

10.一种制备根据权利要求1-9中任一项所述的一次锂电池的方法，其特征在于所述方法包括：

通过模切机将成卷的超轻三维骨架金属锂复合体冲片成一定尺寸的片作为负极；

将所述负极片与电解液、隔膜和正极一起组成一次锂电池，或者将所述负极片与固态电解质和正极一起组成一次锂电池。