[发明专利]一种用于锂金属电容器电极保护的电解质结构

说明书

本发明提供了一种用于锂金属电容器电极保护的电解质结构，属于锂金属电容器电极保护技术领域，包括正极保护电解质层，位于锂金属电容器正极表面，正极保护电解质层包括固态/准固态的金属氧化物、硫化物、凝胶聚合物电解质中一种或多种成分混合；负极保护电解质层，位于锂金属电容器负极表面，负极保护电解质层包括固态/准固态的金属氧化物、硫化物、凝胶聚合物电解质中一种或多种成分混合。该结构可以对锂金属电容器的正负极提供保护。

技术领域

本发明属于锂金属电容器电极保护技术领域，具体涉及一种用于锂金属电容器电极保护的电解质结构。

背景技术

锂金属电容器通常由金属锂阳极、活性炭阴极、电解液和隔膜几部分组成。其中，锂金属阳极的理论比容量高达3860mAh/g，并且具有最低的还原电位：-3.040Vvs.标准氢电极，这使得电极之间具有较快的电化学反应动力学。因此锂金属电容器研发对储能领域的发展是至关重要的。

然而，现有技术的锂金属电容器由于金属锂自身的高活性，严重限制了金属锂阳极的商业化应用。金属锂在剥离/电镀过程中具有较大的相对体积变化，固-液相界面层无法承受如此巨大的机械变形，因此会在循环过程中不断断裂和修复，最终导致锂金属电容器较低的库伦效率并降低其使用寿命。另一方面，活性炭电极在高电位状态下易出现氧化现象，造成活性炭电极失效分解，导致电容器容量保持率变差。

在液态电解质体系中，由于固-液相界面层的破裂，导致锂离子在锂金属电容器内部非均匀沉积，形成树枝状形貌，刺破隔膜，即含锂负极锂枝晶现象。引发内部短路甚至外部漏液，危害电容器运行安全。

因此，开发一种能够同时对锂金属电容器的锂电极和活性炭电极起到保护作用的电解质是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于锂金属电容器电极保护的电解质结构。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于锂金属电容器电极保护的电解质结构，包括：正极保护电解质层，位于锂金属电容器正极表面，所述正极保护电解质层包括：固态/准固态的金属氧化物、硫化物、凝胶聚合物电解质中一种或多种成分混合；

负极保护电解质层，位于所述锂金属电容器负极表面，所述负极保护电解质层包括：固态/准固态的金属氧化物、硫化物、凝胶聚合物电解质中一种或多种成分混合；所述正极保护电解质层与所述负极保护电解质层相对的一面互相接触。

进一步，还包括：中间层电解质，位于所述正极保护电解质与所述负极保护电解质中间，所述中间层电解质由固态硫基电解质、固态氧化物电解质、凝胶聚合物电解质中一种或多种成分混合构成。

进一步，所述金属氧化物或硫化物包括：固态硫基电解质、固态硒基电解质、固态碲基电解质、固态磷基电解质、石榴石型电解质、钙钛矿型电解质、反钙钛矿型电解质、NASICON型电解质、LISICON型电解质、传统液态电解质。

进一步，所述凝胶聚合物电解质的聚合物单体包括：环氧乙烷、1,3-环氧丙烷、四氢呋喃、1,3-二氧戊环、1,4-二氧己环、乙二醇、丙烯酸丁酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二甲基硅醇、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯等一种或多种成分混合。

进一步，所述锂金属电容器中负极包括：锂金属、铝-锂合金、铝-铜-锂合金、镁-锂合金中一种或几种组合。

进一步，所述锂金属电容器中正极为活性炭、多孔碳、生物质炭中一种或几种的组合。

一种锂金属电容器电极保护的电解质结构的制备方法，其特征在于，

所述负极保护电解质层的制备方法包括：