[发明专利]一种复合型金属锂负极材料及制备方法

权利要求书

1.一种复合型金属锂负极材料，其特征在于，包括厚度为1-5µm的金属集流体，在金属集流体表面沉积一层厚度为1-200µm的金属锂，在金属锂层表面通过预处理形成一层预处理层，预处理层为离子体气体与金属锂层表面反应形成的一层惰性保护层或在金属锂上经过沉积后形成的沉积层，预处理层的厚度为10nm至1µm；在预处理层上再覆盖一层保护层，保护层的厚度为100nm至10µm。

2.如权利要求1所述的一种复合型金属锂负极材料，其特征在于，还包括一层隔膜，隔膜附加在保护层上。

3.如权利要求1所述的一种复合型金属锂负极材料，其特征在于，金属集流体材料包括镍、钛、铜、银、金、铂、铁、钴、铬、钨、钼、铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、硅、铅、锌中的一种或多种合金材料；

惰性保护层是将沉积于金属集流体表面的金属锂暴露在氧气等离子体、氮气等离子体或者二氧化碳等离子体气体氛围内，氧气等离子体、氮气等离子体或者二氧化碳等离子体气体与金属锂层表面反应形成的一层惰性保护层；

沉积层的成分为氧化锂、氮化锂、碳酸锂；

保护层为过渡金属、有机材料、无机材料、有机/无机复合材料、无机/有机复合材料、无机/有机/无机复合材料，其中有机材料包括聚环氧乙烯基（PEO）高分子，硅氧烷基（siloxane）高分子、磷腈基（phosphazene）高分子或上述材料的混合物。

4.一种复合型金属锂负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤，

（1）在金属集流体表面沉积一层金属锂，其中沉积方法包括但不限于电化学沉积或物理气相沉积；金属集流体通过沉积过程或者轧制过程来制备，厚度为1-5µm；

（2）金属锂沉积后，对沉积的金属锂进行表面预处理形成一层预处理层，预处理层为离子体气体与金属锂层表面反应形成的一层惰性保护层或在金属锂上经过沉积后形成的沉积层，预处理层的厚度为10nm至1µm；

（3）在预处理层上再覆盖一层保护层，保护层的厚度为100nm至10µm；。

5.如权利要求4所述的一种复合型金属锂负极材料的制备方法，其特征在于，还包括第（4）歩：将隔膜附加在保护层上。

6.如权利要求4所述的一种复合型金属锂负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）惰性保护层的处理方法是：将沉积于金属集流体表面的金属锂暴露在氧气等离子体、氮气等离子体或者二氧化碳等离子体气体氛围内，离子体气体与金属锂表面反应形成的一层惰性保护层；等离子体的电镀的参数如下：金属锂表面距离等离子发生处控制在39cm，气流量控制在50sccm，每隔30µs施加30kHz的交流电压，反应时间固定在300s，气压控制在0.1-0.15Pa。

7.如权利要求6所述的一种复合型金属锂负极材料的制备方法，其特征在于，

保护层为有机物保护层时：

采用涂覆方式覆盖在金属锂表面，涂覆方式包括刮刀涂覆、直接涂覆、逆向辊涂、凹版涂覆、热喷涂覆、挤压涂覆或电阻蒸发镀膜；用于涂覆有机物保护层的聚合物分散系是事先分散好的悬浊液或聚合物溶液；聚合物分散系中的分散剂是容易分离的低沸点物质，包括二氧戊环、二甲氧基乙烷、乙腈、碳酸二甲酯、四氢呋喃和其他类似物质。

8.如权利要求7所述的一种复合型金属锂负极材料的制备方法，其特征在于，有机材料层中的有机材料包括聚环氧乙烯基（PEO）高分子，硅氧烷基（siloxane）高分子，者磷腈基（phosphazene）高分子中的一种或多种材料的混合物；

如权利要求6所述的一种复合型金属锂负极材料的制备方法，其特征在于，保护层为无机物保护层时：保护层中的无机材料包括氮化锂，碳酸锂，硅酸锂，硼酸锂，铝酸锂，磷酸锂，氮磷酸锂，硅硫酸锂，镧酸锂，钛酸锂，硼硫化锂，铝硫化锂，磷硫化锂中的一种或多种材料。

9.如权利要求6所述的一种复合型金属锂负极材料的制备方法，其特征在于，隔膜在保护层完全干燥之后附加上去或在保护层涂覆在金属锂预处理层表面之后立刻附加上去，随后将整个负极进行干燥；隔膜材料包括聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（TFE-HFP）、聚氯三氟乙烯、全氟烷氧基共聚物、氟化环醚或其他类似物质。