[发明专利]一种锂金属电池、负极、电解液及其制备

权利要求书

1.一种锂金属电池负极的制备方法，其特征在于，以集流体为工作电极，锂作为对电极，工作电极和对电极通过隔膜分隔，其中，隔膜位于对电极侧添加基础电解液，隔膜位于工作电极侧添加锂金属电池电解液；

所述的锂金属电池电解液包括基础电解液和不溶性固体颗粒；所述的基础电解液包括有机溶剂和导电锂盐；

所述的不溶性固体颗粒为M金属的氮化物和/或氟化物；

所述的M金属为镁、锶、钡、钛、钒、钙、铬、铁、钴、镍、铜、锌、铝、银中的至少一种；

所述的不溶性固体颗粒粒度为60nm-800nm之间；

所述的锂金属电池电解液中，不溶性固体颗粒的质量百分数不高于10%；

进行电沉积，制得所述的锂金属电池负极；

电沉积过程的参数：电流密度为0.1-5mA/cm²。

2.如权利要求1所述的锂金属电池负极的制备方法，其特征在于，所述的M金属为镁、锶、钙、钴、铜、锌、银中的至少一种。

3.如权利要求1所述的锂金属电池负极的制备方法，其特征在于，所述的不溶性固体颗粒粒度为100-500nm。

4.如权利要求1所述的锂金属电池负极的制备方法，其特征在于，所述的锂金属电池电解液中，不溶性固体颗粒的质量百分数为0.5 % ~5%。

5.如权利要求1所述的锂金属电池负极的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、砜类溶剂中的至少一种；

碳酸酯类溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸三乙酯，氟代碳酸二甲酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯以及碳酸甲异丙酯中的至少一种；

醚类溶剂为乙二醇二甲醚及其衍生物、1,3-二氧五环及其衍生物中的至少一种；

所述导电锂盐为六氟磷酸锂、氟代草酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂和三氟甲磺酸锂中的至少一种；

锂金属电池电解液中，导电锂盐的浓度为0.1-5 moL/L；

所述的锂金属电池电解液中，还添加有添加剂，所述的添加剂为 LiNO₃、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、碳酸亚乙烯酯（VC）中的至少一种；添加剂的重量百分数为0.5-5%。

6.一种权利要求1~5任一项所述的制备方法制得的锂金属电池负极，其特征在于，包括集流体、复合在集流体表面的金属锂活性层、以及覆盖所述金属锂活性层的界面保护层；

所述的界面保护层包含SEI保护材料，其为氮化锂和/或氟化锂；

所述的界面保护层还包含沉锂诱导材料，所述的沉锂诱导材料包括锂与M金属形成的合金和/或M金属的单质；所述的M金属为镁、锶、钡、钛、钒、钙、铬、铁、钴、镍、铜、锌、铝、银中的至少一种；

所述的界面保护层由复合在基底表面的所述的不溶性固体颗粒和锂反应原位生成。

7.如权利要求6所述的锂金属电池负极，其特征在于，所述的M金属为镁、锶、钙、钴、铜、锌、银中的至少一种。

8.如权利要求6所述的锂金属电池负极，其特征在于，界面保护层中，沉锂诱导材料靠近金属锂活性层，或者沉锂诱导材料直接复合在金属锂活性层表面，所述的SEI保护材料包覆在沉锂诱导材料表面。

9.如权利要求6所述的锂金属电池负极，其特征在于，所述的界面保护层的厚度为100nm ~ 5µm。

10.如权利要求9所述的锂金属电池负极，其特征在于，所述的界面保护层的厚度为500nm ~ 1µm。

11.如权利要求9所述的锂金属电池负极，其特征在于，金属锂的面积容量为0.2-8mAh/cm²，相应厚度为1-40微米。