[发明专利]用于锂金属电极的保护性涂层

权利要求书

1.一种负极组件，所述负极组件用于使锂循环的电化学电池，其中在结合到所述电化学电池中之前，所述负极组件包括：

电活性材料层，所述电活性材料层包含锂金属；和

保护性双层涂层，所述保护性双层涂层为离子导电的，所述涂层包括：

聚合物层，所述聚合物层设置在所述电活性材料层的表面的至少一个区域上，所述聚合物层具有大于或等于0.01 GPa至小于或等于410 GPa的弹性模量，并且所述聚合物层包括：

第一子层，所述第一子层具有大于或等于10^-7 mS/cm至小于或等于100 mS/cm的离子电导率，和

第二子层，所述第二子层具有大于或等于10^-15 mS/cm至小于或等于10^-7 mS/cm的离子电导率，

其中所述第一子层设置在电活性材料层附近；以及

无机层，所述无机层设置在所述聚合物层上，所述无机层具有大于或等于10 GPa至小于或等于1000 GPa的弹性模量。

2.根据权利要求1所述的负极组件，其中所述聚合物层的所述第一子层包含选自由以下项组成的组中的一种或多种有机材料：全氟(2-(2-磺酰基乙氧基)丙基乙烯基醚)-四氟乙烯共聚物、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、磺化四氟乙烯基含氟聚合物-共聚物以及它们的组合。

3.根据权利要求1所述的负极组件，其中所述聚合物层的所述第一子层具有大于或等于20nm至小于或等于2µm的厚度。

4.根据权利要求1所述的负极组件，其中所述聚合物层的所述第二子层包含选自由以下项组成的组中的一种或多种有机材料：全氟(2-(2-磺酰基乙氧基)丙基乙烯基醚)-四氟乙烯共聚物、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯以及它们的组合。

5.根据权利要求1所述的负极组件，其中所述聚合物层的所述第二子层具有大于或等于2nm至小于或等于500nm的厚度。

6.根据权利要求1所述负极组件，其中所述无机层包含选自由以下项组成的组中的一种或多种无机材料：氧化锂、氧化铝、二氧化锆、氟化锂、铝酸锂、锂镧锆氧化物、锂磷氮氧化物以及它们的组合；并且

其中所述无机层具有大于或等于1nm至小于或等于5µm的厚度。

7.一种使锂离子循环的电化学电池，所述电化学电池包括：

负极，所述负极包括：

电活性材料层，所述电活性材料层限定第一暴露表面并包括锂金属，和

保护性双层，所述保护性双层涂层设置在大于或等于所述电活性材料层的第一暴露表面的90%上，其中所述保护性双层涂层包括聚合物层和设置在该聚合物层上的无机层，

其中所述聚合物层包括：

第一子层，所述第一子层具有大于或等于10^-7 mS/cm至小于或等于100 mS/cm的离子电导率，和

第二子层，所述第二子层具有大于或等于10^-15 mS/cm至小于或等于10^-7 mS/cm的离子电导率，

其中所述第一子层设置在电活性材料层附近，

正极，

隔板，和

电解质。

8.根据权利要求7所述的电化学电池，其中所述聚合物层的所述第一子层包含选自由以下项组成的组中的一种或多种有机材料：全氟(2-(2-磺酰基乙氧基)丙基乙烯基醚)-四氟乙烯共聚物、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、磺化四氟乙烯基含氟聚合物-共聚物以及它们的组合，并且所述聚合物层的所述第一子层具有大于或等于20nm至小于或等于2µm的厚度。

9.根据权利要求7所述的电化学电池，其中所述聚合物层的所述第二子层包含选自由以下项组成的组中的一种或多种有机材料：全氟(2-(2磺酰基乙氧基)丙基乙烯基醚)-四氟乙烯共聚物、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯以及它们的组合，并且所述聚合物层的所述第二子层具有大于或等于2nm至小于或等于500nm的厚度。