[发明专利]一种金属锂电池用防腐蚀保护膜的制备方法

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的制备方法。

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的制备方法，该方法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的制备方法，其特征在于：步骤是：

步骤(1)：将质量百分比为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混合，形成凝胶状憎水性聚合物电解质；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；

步骤(2)：将(1)中制备出的憎水性聚合物电解质涂覆于NASICON固体电解质片表面，形成厚度为0.01mm-5mm的憎水性聚合物电解质膜，再在憎水性聚合物电解质膜表面覆一层厚度为0.2mm-1mm的阳离子膜，即制成金属锂电极金属锂电池用防腐蚀保护膜。

而且，所述(2)中覆于NASICON固体电解质片表面的憎水性聚合物电解质是将憎水性聚合物电解质浇注在NASICON固体电解质片表面，通过控制浇注量控制憎水性聚合物电解质膜的厚度。

而且，所述(2)中覆于NASICON固体电解质片表面的憎水性聚合物电解质为先将凝胶状憎水性聚合物电解质浇注于模具中，干燥后形成憎水性聚合物电解质膜，再通过真空压力将憎水性聚合物电解质膜贴合在NASICON固体电解质片表面。

而且，所述(2)中覆于NASICON固体电解质片表面的憎水性聚合物电解质为先将凝胶状憎水性聚合物电解质喷涂到光滑的玻璃片上，干燥后形成憎水性聚合物电解质膜，再通过真空压力将憎水性聚合物电解质膜贴合在NASICON固体电解质片表面。

而且，根据权利要求1所述的金属锂电池用防腐蚀保护膜的制备方法，其特征在于：所述憎水性离子液体电解液中加入电解质盐，所述电解质盐为六氟磷酸、双酰亚铵锂盐、双酰亚铵钠盐、双酰亚铵钾盐之一种，憎水性离子液体电解液中电解质盐的浓度为0.1-3mol/l。

本发明的优点和积极效果是：