[发明专利]锂金属电池的人造固体电解质界面膜、复合集流体、锂金属负极及其制备方法

权利要求书

1.一种锂金属电池人造固体电解质界面膜，其特征在于，其化学式为(Ga_xIn _(1-x))₂S₃，其中，x的取值范围为0＜x＜1。

2.如权利要求1所述的锂金属电池人造固体电解质界面膜，其特征在于，x为0.1~0.75。

3.一种权利要求1~2任一项所述的锂金属电池人造固体电解质界面膜的制备方法，其特征在于，将集流体固定在反应容器内，向反应容器内加入包含镓源、铟源、硫源、络合剂的原料溶液并在30-90℃下反应得到；

原料溶液中镓、铟的摩尔比为所述的化学式计量比；

所述的硫源不低于理论反应摩尔量。

4.如权利要求3所述的锂金属电池人造固体电解质界面膜的制备方法，其特征在于，所述的镓源为氯化镓、硫酸镓、氢氧化镓、硝酸镓中的至少一种；

所述的铟源为氯化铟、硫酸铟、氢氧化铟、硝酸铟中的至少一种；

所述的原料溶液中，铟的摩尔浓度为0.001~2 mol/L；

硫源为硫脲、尿素、硫酸铵、硫酸中的至少一种；

硫源为理论反应量的1~10倍。

5.如权利要求3所述的锂金属电池人造固体电解质界面膜的制备方法，其特征在于，原料溶液中硫源的浓度为0. 1-10mol/L。

6.如权利要求3所述的锂金属电池人造固体电解质界面膜的制备方法，其特征在于，所述的络合剂为氨水、草酸、柠檬酸、柠檬酸钠、乙酸、丙酸、苹果酸、乳酸、乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺四乙酸、肼、葡萄糖酸钠中的至少一种；

镓源、铟源、硫源的总摩尔量与络合剂的摩尔比为0.1-10。

7.如权利要求3所述的锂金属电池人造固体电解质界面膜的制备方法，其特征在于，原料溶液中络合剂的浓度为0.1-10mol/L。

8.一种锂金属电池复合集流体，其特征在于，包括集流体以及复合在集流体表面的权利要求1~2任一项所述的人造固体电解质界面膜，或者权利要求3~7任一项制备方法制得的人造固体电解质界面膜。

9.如权利要求8所述的锂金属电池复合集流体，其特征在于，所述的集流体为3D金属集流体或者碳材料；

所述的3D金属集流体为铜、镍、钛、铁、铬中的至少一种金属的3D泡沫材料；

所述的碳材料为碳纸、碳布、碳纳米管、碳纤维中的至少一种。

10.一种权利要求8~9任一项所述的锂金属电池复合集流体的制备方法，其特征在于，利用权利要求3~7任一项制备方法，在集流体的表面形成所述的人造固体电解质界面膜。

11.一种锂金属负极，其特征在于，包括权利要求8或9所述的锂金属电池复合集流体或者权利要求10所述的制备方法制得的锂金属电池复合集流体，还包括复合在所述的复合集流体中的锂金属单质。

12.一种锂金属电池，其特征在于，以权利要求11所述的锂金属负极为负极；

所述的锂金属电池锂硫电池、锂空电池、锂三元电池、锂硒电池、锂碲电池、锂碘电池、锂二氧化碳电池或锂氮电池。