[发明专利]一种锂金属电池及其制作方法

说明书

本发明涉及电化学材料技术领域，具体提供了一种锂金属电池及其制作方法，该制作方法，包括如下步骤：S1步骤：将金属锂带浸泡于含奈的溶液中进行抛光，将抛光后的金属锂带浸泡于含有锂盐的磷酸酯溶液中进行原位聚合，制成锂金属电池负极片；S2步骤：采用S1步骤的锂金属电池负极片组装锂金属电池，注入电解液，静置，化成；S3步骤：注入引发剂，引发剂与电解液发生聚合反应，得到凝胶态的锂金属电池，上述方法能够提高锂金属电池的循环性能和抗氧化性能。

技术领域

本发明涉及电化学材料技术领域，具体涉及一种锂金属电池及其制作方法。

背景技术

随着新能源汽车的普及，对于汽车的主要零部件-动力电池的需求也越来越大。由于续航里程的要求，对电池能量密度的要求越来越高，为了追求更高能量密度的电池，研究人员不断开发高比能电池材料及体系，如超高镍正极材料、硅负极、锂金属负极等，其中锂金属负极因其具有高的比容量及低的电化学电势成为最有前景的负极材料之一。然而在实际应用中，由于锂金属的不均匀表面层，表面层包含Li₂O、LiOH、Li₂CO₃等物质，导致表面电子传导不均匀，使得锂金属表面不可控的锂沉积，产生锂枝晶，引起不可逆容量损失及低的库伦效率，枝晶刺穿隔膜更易引起严重的安全问题，这些严重阻碍了锂金属负极的商业化应用。

通常，为了抑制锂金属负极表面的枝晶，研究人员提出了不少方法。使用多孔锂负极，通过减小局部电流密度来调节锂离子的均匀沉积；或者替换电解液成分，如溶剂、锂盐、添加剂等来改变锂金属表面SEI膜的结构和成分；阻燃固态电解质替换掉易燃的液态电解质来保证电池的安全性。研发全固态或半固态锂金属电解质来提高锂金属电池的安全性能等。但是，半固态或全固态的电解质电导率较低，在循环和倍率上的性能低于液态电解液。因此如何获得循环和倍率性能高的半固态或全固态的电解质仍是研发人员亟需解决的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的半固态或全固态的电池存在的循环和倍率性能较低的缺陷，从而提供一种锂金属电池及其制作方法。

本发明提供了一种锂金属电池的制作方法，包括如下步骤：

S1步骤：将金属锂带浸泡于含奈的溶液中进行抛光，将抛光后的金属锂带浸泡于含有锂盐的磷酸酯溶液中进行原位聚合；

S2步骤：采用S1步骤的锂金属电池负极片组装锂金属电池，注入电解液，静置，化成；

S3步骤：注入引发剂，引发剂与电解液发生聚合反应，得到凝胶态的锂金属电池。

本发明中，金属锂带为铜箔双面覆锂的铜锂复合带。

发明人前期考察S1步骤，抛光采用的溶液，发现采用含其他芳香烃的溶液(例如联苯、对三联苯、间三联苯、蒽、菲等)浸泡金属锂带存在锂带发黑的问题，而本申请采用含萘的溶液浸泡金属锂带能够有效去除锂金属极片表面的Li₂O、LiOH、Li₂CO₃等物质，改善锂金属极片的表面。

本发明创新地采用抛光后的金属锂带浸泡于含有锂盐的磷酸酯溶液中，发生原位聚合反应，在锂表面形成大量的磷酸基团和Li-P，原位SEI膜。尤其是锂盐选自硝酸锂和/或氟化锂，还可形成Li-F保护层和Li-N保护层。

进一步地，S1步骤中，锂盐选自硝酸锂和/或氟化锂，所述磷酸酯选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯和磷酸三乙甲基铵二丁酯中的至少一种，优选的，含有锂盐的磷酸酯溶液中锂盐的浓度为0.5M～8M，优选的，原位聚合过程中，浸泡时间为30～60min。

进一步地，抛光过程中，浸泡时间为1～60s；和/或，含奈的溶液中奈的浓度为0.01M～2M；和/或，含奈的溶液为含萘的四氢呋喃溶液。