[发明专利]一种具有核壳结构的惰性金属锂粉

说明书

本发明公开了一种具有核壳结构的惰性金属锂粉，属于锂电池制造技术领域。本发明将活泼金属锂制备成5～100um的粉体，同时在制备的金属锂粉表面处理上一层或多层惰性的脆性材料，本发明制备的惰性金属锂粉在90摄氏度以下的空气、NMP溶剂、或含其他少量水的试剂中不发生任何反应，稳定性好。可直接制备浆料进行涂布，同时在后续的滚压过程中，将惰性外壳压碎，使金属锂的作用充分发挥。壳体材料完全不会影响锂电池的正常电化学过程。同时作为粉体，可以灵活掌握锂的使用量，并不改变现有生产工艺和配方体系。所以本发明所制备的惰性核壳结构金属锂粉是理想的锂电池负极和预锂化材料。

技术领域

本发明涉及一种具有核壳结构的惰性金属锂粉，属于锂电池制造技术领域。

背景技术

目前的锂电池技术在不改变现有正负极体系的情况下，不用锂金属作为负极，只是单纯把液态电解质更换为固态电解质，是无法从根本上提升固态电池的能量密度的。负极如果使用了金属锂，不仅因为能够提供更多的锂离子而大幅提升整个电芯的能量密度，还能有效解决液态电解质中存在的锂枝晶穿刺隔膜，高温下与液态电解质发生持续副反应、锂的生长和析出导致的界面结构不稳定等问题。

目前为了补充锂电池负极在首次充电过程中不可逆的容量损失(锂离子数量变少)，电池厂希望通过补锂设备直接向负极极片喷涂金属锂粉或锂箔的方式进行补锂，以此达到提升首次库伦效率和电池容量的目的。但作为补锂原料的金属锂是高反应活性的碱金属，属于非常危险的物品，闹不好就会着火和爆炸。而从补锂方式说，撒锂粉面临的问题是锂粉比表面积很大，容易飘，有被人体吸入的风险；压锂带的难题是又压不了那么薄，会导致补锂过量，长期使用存在安全隐患。除了生产和使用过程危险，补锂设备采购费用高以外，由于金属锂能够与水剧烈反应，所以对生产环境要求相当之苛刻。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种具有核壳结构的惰性金属锂粉。具体的是将活泼金属锂制备成5～100um的粉体，同时在制备的金属锂粉表面处理上一层或多层惰性的脆性材料，本发明制备的惰性金属锂粉在90摄氏度以下的空气、NMP溶剂、或含其他少量水的试剂中不发生任何反应，稳定性好。

本发明采用以下技术方案：

一种具有核壳结构的惰性金属锂粉，它是采用下述方法制备得到的：

(1)取粒径在5～100μm纯金属锂粉放入充满惰性气体的反应器中，通入一定量的氧气，使纯金属锂粉的表面和氧气发生反应，生成一层氧化锂外壳，制备出具有Li/Li₂O核壳结构的惰性锂粉A；

(2)在充满惰性气体的反应器中，放入惰性金属锂粉A，然后通入一定量的二氧化碳，之后将反应器内升温至100～160℃，使二氧化碳和氧化锂反应，生成碳酸锂外壳，制备出具有Li/Li₂CO₃核壳结构的惰性金属锂粉B；

(3)采用聚苯胺作为高分子壳，对步骤(2)所制备的惰性金属锂粉B进行二次包覆，即得到本发明产物具有Li/Li₂CO₃/PANI三层核壳结构的惰性锂粉C。

优选的，所述步骤(1)中氧气通入量控制流速为0.7L/h，使生成的Li₂O外壳厚度为100～500nm。

优选的，所述惰性锂粉A中锂含量为98～99％。

优选的，所述步骤(2)中二氧化碳通入流速控制为1L/h，使最终生成的Li₂CO₃外壳厚度为100～200nm。

优选的，所述惰性锂粉B中锂含量为97～98％。