[发明专利]一种金属锂电池用防腐蚀保护膜

说明书

技术领域

本发明属于金属锂电池技术领域，尤其是涉及一种金属锂电池用防腐蚀保护膜。

背景技术

金属锂电池具有极高的理论电化学当量(3800mAh/g)和十分低的氧化还原电势(-3.045V)，具有广阔的发展前景和竞争优势，是未来高能电源的发展方向之一。通常情况下，作为负极的金属锂应用于有机电解液体系中，但是许多高能的正极材料只有在水溶液电解液体系中才能发挥出更好的性能，所以为了与这些高能正极匹配，真正发挥金属锂电极及其对应正极材料在水溶液电解液中的大电流放电能力，需要研究金属锂在水溶液电解液中的应用性能。

为了避免金属锂和水溶液电解液之间的剧烈的副反应，研究者尝试了众多的方法。其中较为有效的是封装金属锂的固体电解质片和金属锂与固体电解质片之间的过渡电解质层保护金属锂电极。固体电解质片主要是具有NASICON结构的锂离子导体，这种固体电解质片可以实现金属锂和水溶液之间的锂离子传递，而且隔离了金属锂与水溶液的直接接触，通过该手段已经实现了金属锂在水溶液中的安全稳定放电。

经过长期的研究发现，NASICON固体电解质片短时间浸泡在水溶液电解液中(如1个月以内)，具有良好的稳定性，对金属锂电极能起到很好的保护作用，但如果NASICON固体电解质片长时间浸泡在水溶液电解液(如工作时间半年以上)，即使是中性水溶液电解液，NASICON固体电解质片依然存在缓慢腐蚀，尤其是当水溶液电解液的酸碱度较高时，NASICON固体电解质片腐蚀速度会明显加快，NASICON固体电解质片会因为水解腐蚀而无法保护金属锂电极在水溶液电解液中的安全稳定放电，不但缩短金属锂电极的使用寿命，而且造成金属锂电极的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种金属锂电池用防腐蚀保护膜，该电极在保证金属锂和水溶液电解液之间的锂离子传递，隔离金属锂与水溶液电解液直接接触的前提下，能够长期保护水溶液电解液中的金属锂电极，延长金属锂电极的使用寿命，使金属锂电极能够长期在水溶液电解液中安全稳定放电。

本发明的目的是通过以下方案来实现的：

一种金属锂电池用防腐蚀保护膜，包括NASICON固体电解质片，其特征在于：所述NASICON固体电解质片上依次覆有憎水性聚合物电解质膜和阳离子膜。

而且，所述憎水性聚合物电解质膜为覆于NASICON固体电解质片表面的凝胶状憎水性聚合物电解质形成的膜，所述凝胶状憎水性聚合物电解质为质量百分比为10-80wt％的憎水性聚合物和质量百分比为20-90wt％的憎水性离子液体电解液的混合物；所述憎水性聚合物为偏氟乙烯、偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物、聚丙烯酸脂之一种；所述憎水性离子液体电解液由季铵鎓盐和阴离子组成；季铵鎓盐和阴离子的质量比例为1∶1-2，所述季铵鎓盐为咪唑类、哌啶类、吡咯烷类、哌嗪类之一种，所述阴离子为六氟磷酸根、双酰亚铵根之一种。

而且，所述憎水性聚合物电解质膜的厚度为0.01mm-5mm。

而且，所述阳离子膜的厚度为0.2mm-1mm。

本发明的优点和积极效果是：

本发明采用在NASICON固体电解质片表面制备憎水性聚合物电解质膜的同时叠加一层阳离子膜，抑制水分子和NASICON固体电解质片表面相接触，避免了NASICON固体电解质片长期在水溶液电解液中的腐蚀和水解成粉末状，同时能够实现锂离子在防腐蚀保护膜和水溶液电解液之间的传递，大幅度的改善了NASICON固体电解质片长期在水溶液电解液中的稳定性，保证了金属锂电极长期在水溶液电解液中具有良好的稳定性，延长了金属锂电极的使用寿命和金属锂电极长期在水溶液电解液中的安全性。

附图说明

图1是本发明金属锂电池用防腐蚀保护膜部分剖视示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1：

选用Solid State Ionics，171(2004)：207-213.文献中Li-Al-Ti-P-O系列或Li-Al-Ge-P-O系列或两类材料的混合物或衍生物的NASICON固体电解质材料制成厚度为200μm的NASICON固体电解质片。