[发明专利]固态锂电池用双功能界面修饰层及锂电池

权利要求书

1.固态锂电池用双功能界面修饰层，其特征在于包括聚合物电解质层和锂合金层，所述聚合物电解质层用于和锂电池的电解质接触，所述锂合金层用于和锂电池的锂负极接触；

所述聚合物电解质层包括聚合物基体和锂盐；

所述锂合金层中的锂合金至少包括含锂二组分合金、含锂三组分合金、含锂四组分合金中的一种；所述的含锂二组分合金至少包括铝锂合金、镁锂合金、锂硅合金、锂铟合金、锂硼合金、锂锡合金、锂镓合金、锂锌合金、锂铋合金中的一种，含锂三组分合金至少包括铝镁锂合金、铝硅锂合金中的一种，含锂四组分合金至少包括铝镁锂锌合金、铝镁锂铜合金中的一种。

2.固态锂电池用双功能界面修饰层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)配置一定浓度的MCl_x(0＜x≤1)溶液，将配置好的溶液采用喷涂或旋涂或喷雾的方式喷在锂负极表面，喷涂或旋涂或喷雾的时间为10s～10min，之后用溶剂将其表面冲洗干净，真空干燥10h～48h，在锂负极表面形成锂合金层Li_xM(0＜x≤1)，得到Li@Li_xM负极；其中，M为As、In、Zn、Mg、Si、B、Sn、Bi其中的一种或多种；

(2)称量聚合物基体和锂盐，将其溶解在有机溶剂中形成聚合物电解质溶液，将聚合物电解质溶液采用旋涂或喷涂方式在步骤(1)得到的Li@Li_xM负极的锂合金层Li_xM表面形成聚合物电解质层，聚合物电解质层和锂合金层共同组成所述的双功能界面修饰层，锂负极与双功能界面修饰层中的锂合金层接触。

3.如权利要求2所述的固态锂电池用双功能界面修饰层的制备方法，其特征在于步骤(1)MCl_x(0＜x≤1)溶液中MCl_x的浓度为0.001～0.5mol/L。

4.如权利要求2所述的固态锂电池用双功能界面修饰层的制备方法，其特征在于步骤(1)MCl_x(0＜x≤1)溶液在锂负极表面的涂覆量为5～200μL/cm²，步骤(2)中的旋涂转速为100～600rpm，旋涂时间为10s～10min，聚合物电解质溶液在锂合金层表面的涂覆量为5～200μL/cm²。

5.如权利要求2所述的固态锂电池用双功能界面修饰层的制备方法，其特征在于所述聚合物基体包括聚氧化乙烯或其改性物、聚偏氟乙烯或其改性物、聚甲基丙烯酸甲酯或其改性物、聚丙烯腈或其改性物、聚乙烯吡咯烷酮或其改性物、氯醚橡胶或其改性物、聚甲基乙撑碳酸酯或其改性物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的任意一种或至少两种的共混组合。

6.如权利要求2所述的固态锂电池用双功能界面修饰层的制备方法，其特征在于所述锂盐为聚合物电解质锂盐，至少包括高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲烷磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂中的任意一种。

7.如权利要求2所述的固态锂电池用双功能界面修饰层的制备方法，其特征在于聚合物基体和锂盐的质量比为(3～97):(5～90)，聚合物基体与有机溶剂的质量比为(10～80):(20～90)；双功能界面修饰层的厚度为10～100μm。

8.如权利要求2所述的固态锂电池用双功能界面修饰层的制备方法，其特征在于步骤(1)中和步骤(2)中的溶剂包括无水乙腈，四氢呋喃，N,N-二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮，环己烷，异丙醇，乙二醇，二甲基亚砜中的至少一种。

9.一种固态锂电池，其特征在于包括正极片、负极片、固态电解质和权利要求1-7任一所述的双功能界面修饰层，所述固态电解质位于正极片和双功能界面修饰层之间，双功能界面修饰层位于固态电解质和负极片之间；该双功能界面修饰层包括聚合物电解质层及锂合金层，聚合物电解质层与锂电池的固态电解质接触，锂合金层与锂电池的负极片接触。

10.如权利要求9所述的固态锂电池，其特征在于正极片的材质包括LiFePO₄，LiNi_1-x-yCo_xE_yO₂(E＝Mn、Al，0≤x≤1，0≤y≤1)，LiMO₂(M＝Co、Ni、Mn)、LiMn₂O₄、富锂相xLi₂MnO₃(1-x)LiMO₂(M＝Mn、Ni或Co，0≤x≤1)、单质硫、Li₂S中的一种或多种，负极片的材质包括石墨负极，硅碳负极，金属锂负极中的一种或多种。