[发明专利]具有有机-无机复合保护层的电极、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种具有有机‑无机复合保护层的电极，包括基体以及覆设在所述基体上的有机‑无机复合保护层，所述有机‑无机复合保护层包含LiF颗粒和有机分子链。本发明的具有有机‑无机复合保护层的电极的制备方法包括：将所述处理液施加在所述基体上，并使所述含氟有机化合物与所述基体内的金属锂反应，从而在所述基体上形成所述有机‑无机复合保护层。本发明的具有有机‑无机复合保护层的电极在电化学循环前后锂电池的结构维持稳定，能有效抑制锂枝晶的生长，提高电池库伦效率，且所述复合保护层的制备方法简单、条件可控、便于大规模生产，应用于金属锂二次电池，提高了电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及一种电极材料，特别涉及一种具有有机-无机复合保护层的电极、其制备方法及应用，例如在制备锂电池中的用途。

背景技术

随着社会的飞速发展，笔记本电脑、手机、数码相机等电子产品的使用越来越广泛。同时人们对各种电器的小型化、轻薄化的要求也越来越高，因而迫切需要一种高比能电池来适应这种发展趋势。作为主要能源存储设备的锂离子电池，采用的负极材料石墨的理论比容量只有372mAh/g，因此电池的比能量很难进一步提高。于是人们又一次将目光投向了金属锂负极。金属锂的理论比容量高达3860mAh/g，且是最轻、电位最负的金属，由其组成的锂二次电池具有工作电压高、比能量大等特点。近年来，锂硫电池和锂空电池成为高能量密度二次电池领域中的研究热点。

然而，锂枝晶及不安全的隐患一直是制约金属锂二次电池发展的瓶颈。金属锂电池在长期的充放电循环过程中，由于锂的不均匀沉积易产生枝晶，一方面，树枝状的锂枝晶不稳定，极易脱落形成死锂，降低了电池的容量，且死锂具有较高比表面积会引发安全问题；另一方面，随着充放电循环的不断进行，树枝状枝晶越长越大直至刺穿隔膜，一旦与正极接触，会导致电池内部短路，引发火灾或爆炸等安全问题。

目前对金属锂电极的研究工作主要集中在对金属锂电极进行表面改性。金属锂电极的性能主要受电极表面的钝化膜影响，通过在金属锂表面形成一层均匀、稳定、具有一定离子电导的钝化膜，可以提高电池电化学稳定性与安全性。

例如，CN104617259A中采用将锂片浸入处理液中的方法，在锂负极表面原位生成二氧化硅保护层，但是二氧化硅本身不导电，并且这种浸泡的方式很难保证保护层的均匀性。

又如，CN103985840A中使用涂覆的办法获得了一种具有导电聚合物功能性保护层的锂负极，但该法原料成本较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有有机-无机复合保护层的电极、其制备方法及应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明的实施例提供了一种具有有机-无机复合保护层的电极，其包括：

基体，包含有金属锂；

以及，覆设在所述基体上的有机-无机复合保护层，所述有机-无机复合保护层包含LiF颗粒和有机分子链。

本发明的实施例还提供了一种制备所述具有有机-无机复合保护层的电极的方法，其包括：

提供处理液，所述处理液包括能够与金属锂反应形成LiF的含氟有机化合物；

在所述基体上施加所述处理液，并使所述含氟有机化合物与所述基体内的金属锂反应，从而在所述基体上形成所述有机-无机复合保护层。

本发明的实施例还提供了所述具有有机-无机复合保护层的电极的用途。

与现有技术相比，本发明的优点包括：