[发明专利]用于二次锂金属电池的负极及其制造方法

权利要求书

1.一种用于二次锂金属电池的电化学电池的负极，所述负极包括：

金属基底；

锂金属层，所述锂金属层覆盖在所述金属基底的主表面上面；和

保护性界面层，所述保护性界面层形成在所述金属基底上方的所述锂金属层的主表面上，

其中所述保护性界面层包括单分子层的叠堆，所述单分子层的叠堆包括覆盖在所述锂金属层的所述主表面上面的至少一个芳基硅氧烷单分子层，

其中所述保护性界面层表现出横向有序结构和轴向有序结构，

其中所述保护性界面层的所述有序结构通过相邻芳基基团之间的非共价静电相互作用稳定，并且

其中所述至少一个芳基硅氧烷单分子层包括多个式(C1)的芳基硅氧烷分子：

其中Ar₁和Ar₂独立地相同或不同并且为芳基基团，并且

其中R₁、R₂、R₃和R₄独立地相同或不同并且为氢或C₁–C₆无环烷基基团。

2.根据权利要求1所述的负极，其中所述至少一个芳基硅氧烷单分子层包括多个芳基硅氧烷分子，其中每个芳基硅氧烷分子都包括位于其第一末端的第一芳基基团和位于其相反的第二末端的第二芳基基团。

3.根据权利要求1所述的负极，其中所述保护性界面层包括共价键合到所述锂金属层的芳基硅烷醇化物单分子层，并且其中所述至少一个芳基硅氧烷单分子层形成在所述芳基硅烷醇化物单分子层上方的所述锂金属层的所述主表面上。

4.根据权利要求3所述的负极，其中所述至少一个芳基硅氧烷单分子层的第一末端定位成与所述芳基硅烷醇化物单分子层相邻，使得所述至少一个芳基硅氧烷单分子层的第一末端与所述芳基硅烷醇化物单分子层之间发生非共价相互作用，并且其中所述至少一个芳基硅氧烷单分子层的第二末端在直立方向上延伸远离所述芳基硅烷醇化物单分子层。

5.根据权利要求3所述的负极，其中所述芳基硅烷醇化物单分子层包括多个芳基硅烷醇化物分子，其中每个芳基硅烷醇化物分子在其第一末端上共价键合到所述锂金属层，并且在其相反的末端包括芳基基团。

6.根据权利要求5所述的负极，其中所述多个芳基硅烷醇化物分子在所述锂金属层的所述表面上彼此均匀地间隔开，并且其中所述多个芳基硅烷醇化物分子中的每个分子的分子链轴线取向成垂直于由所述锂金属层的所述主表面限定的平面或在垂直于所述平面的30°范围内。

7.根据权利要求1所述的负极，其中所述芳基基团为取代或未取代的苯基基团、联苯基基团、三联苯基基团、萘基基团、蒽基基团、芘基基团、苝基基团、噻吩基基团、环戊二烯基基团、卓鎓基团、苄基基团、苯乙基基团或3-(芘-1-基)丙基基团。

8.根据权利要求1所述的负极，其中所述C₁–C₆无环烷基基团为甲基基团、乙基基团、丙基基团、异丙基基团、丁基基团、异丁基基团或叔丁基基团。

9.根据权利要求1所述的负极，其中所述多个芳基硅氧烷分子彼此均匀地间隔开，并且其中所述多个芳基硅氧烷分子中的每个分子的分子链轴线取向成垂直于由所述锂金属层的所述主表面限定的平面或在垂直于所述平面的30°范围内。

10.根据权利要求1所述的负极，其中所述保护性界面层包括共价键合到所述锂金属层的芳基硅烷醇化物单分子层、覆盖在所述芳基硅烷醇化物单分子层上面的第一芳基硅氧烷单分子层，以及覆盖在所述第一芳基硅氧烷单分子层上面的第二芳基硅氧烷单分子层，其中在所述第一芳基硅氧烷单分子层和所述芳基硅烷醇化物单分子层之间发生非共价相互作用，并且其中在所述第二芳基硅氧烷单分子层和所述第一芳基硅氧烷单分子层之间发生非共价相互作用。