[发明专利]一种具有有机无机双重保护层的金属锂负极

权利要求书

1.一种具有有机无机双重保护层的金属锂负极，其特征在于，金属锂负极包括活性物质层和保护层，保护层包括有机层和无机层，所述有机层由以下有机物原位聚合生成：包括α-氰基丙烯酸酯、α-氨基丙烯酸酯、α-硝基丙烯酸酯和α-亚硝基丙烯酸酯中的一种或多种；除上述四类丙烯酸酯外的其他丙烯酸酯类有机物中的一种或多种以及含氮的小分子化合物中的一种或多种；所述除上述四类丙烯酸酯外的其他丙烯酸酯类有机物包括丙烯酸羟乙酯、三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸β-羟乙(丙)酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种；所述含氮的小分子化合物包括丙烯腈、丁二腈、三羟基丙腈、苯胺、己二胺、尿素和丙烯酰胺中的一种或多种；所述无机层为Li₃N和Li_xNO_y中的一种或者两种，Li₃N和Li_xNO_y是有机层与金属锂接触后发生化学或电化学反应在界面处原位形成的一层无机化合物。

2.根据权利要求1所述的一种具有有机无机双重保护层的金属锂负极，其特征在于，金属锂负极活性物质层为金属锂或金属锂合金。

3.根据权利要求1所述的一种具有有机无机双重保护层的金属锂负极，其特征在于，α-氰基丙烯酸酯、α-氨基丙烯酸酯、α-硝基丙烯酸酯和α-亚硝基丙烯酸酯的结构通式为：

其中，R₁的结构为C_nH_2n+1，5≥n≥1的整数、，5≥m≥0的整数和 ，5≥p≥1的整数中的一种，R₂的结构为CN、NH₂、NO₂和NO中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种具有有机无机双重保护层的金属锂负极，其特征在于，该保护层的厚度为1nm-100μm。

5.权利要求1所述的一种具有有机无机双重保护层的金属锂负极的制备方法，其步骤如下：将α-氰基丙烯酸酯、α-氨基丙烯酸酯、α-硝基丙烯酸酯和α-亚硝基丙烯酸酯中的一种或多种、除上述四类丙烯酸酯外的其他丙烯酸酯类有机物中的一种或多种以及含氮的小分子化合物中的一种或多种溶于有机溶剂形成均匀溶液；所述除上述四类丙烯酸酯外的其他丙烯酸酯类有机物包括丙烯酸羟乙酯、三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸β-羟乙(丙)酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种；所述含氮的小分子化合物包括丙烯腈、丁二腈、三羟基丙腈、苯胺、己二胺、尿素和丙烯酰胺中的一种或多种；其中α-氰基丙烯酸酯、α-氨基丙烯酸酯、α-硝基丙烯酸酯和α-亚硝基丙烯酸酯中的一种或多种所占的比例为45%-98%，除上述四类丙烯酸酯的其他丙烯酸酯类有机物中的一种或多种所占比例为1%-45%，含氮的小分子化合物中的一种或多种所占比例为1%-10%，在手套箱中将上述溶液采用刮涂、旋涂或喷涂的方法涂覆金属锂负极表面；彻底去除溶剂，得到均匀致密的有机层；同时有机层与金属锂接触后发生化学或电化学反应在界面处原位形成无机层，从而制备得到具有有机无机双重保护层的金属锂负极。

6.一种锂二次电池，包括正极、负极、电解质，所述的负极为权利要求1 所述的具有有机无机双重保护层的金属锂负极，所述的正极的活性物质为嵌入式化合物正极材料、氧化物正极材料、空气正极或硫正极，所述的电解质为液态电解液、凝胶电解质或固体电解质。