[发明专利]一种钝化锂粉及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种钝化锂粉及其制备方法和用途。所述钝化锂粉包括锂粉和位于所述锂粉表面的保护层，所述保护层为有机无机杂化材料；所述有机无机杂化材料中的有机物包括发泡剂的分解产物及其分解产物与锂反应生成的有机锂化合物，所述有机无机杂化材料中的无机物包括Lisubgt;3/subgt;N、Lisubgt;2/subgt;S或LiNOsubgt;3/subgt;中的任意一种或至少两种的组合，采用上述钝化锂粉作为负极材料，其能有效抑制或阻止锂枝晶的生长，由其作为负极材料构建得到的全固态电池具有高度稳定的循环性能，且所述钝化锂粉的制备方法简单，性能稳定，有利于促进全固态电池的广泛应用。

技术领域

本发明属于全固态电池技术领域，涉及一种钝化锂粉及其制备方法和用途。

背景技术

全固态电池是未来电池技术的必然发展趋势，而锂金属负极的界面问题是固态电池的最关键待解决问题之一；对于锂金属负极，主要是界面稳定性问题。锂是一种活泼金属，在循环过程中会有锂枝晶产生，而且容易与空气中的氧气和水分发生反应，不但会使可供的嵌/脱锂量减少，更严重时会造成短路着火等安全问题。

有机电解液预处理、沉积固态电解质膜和包覆稳定的聚合物薄膜等手段都可以用作稳定锂金属的方案。相比于这些策略，加入其它金属与锂组成合金也是目前金属锂保护的主要应用方法，例如加入Al、As、B、Cu、Ge、In、Pb、Si、Sn和Zn等。这些Li_xM合金材料一般都具有很高的理论容量，加入这类材料可以有效降低金属锂的活性，并且可以控制电化学副反应的发生，抑制了锂枝晶的生成从而促进界面稳定性；然而，这些研究大多是基于厚而密的锂箔，锂箔活性表面的可接触性有限。与锂箔不同，粉末形式的金属锂在比表面积方面具有优势，并且与现有电池制造工艺具有更好的兼容性。

CN108161016A公开了一种制备钝化锂粉的方法，所述方法在隔绝氮气和氧气的条件下，采用雾化喷枪将金属锂液雾化，冷却，然后钝化，得到钝化锂粉；其中，保证流入雾化喷枪中的金属锂液的温度为230～500℃，且喷雾时的金属锂液的温度和流量恒定；其所述钝化采用如下操作：将冷却后的金属锂粉置于CO₂体积浓度为5～30％的氩气中，得到钝化锂粉；CN105762328A公开了一种钝化锂粉及其制备方法，该钝化锂粉包括锂粉颗粒以及包覆在锂粉颗粒表面的金属层，所述金属层中的金属为铜、镍、铁、锌、铅、银、镉、钴中的一种或几种，所述金属层中金属的标准电极电位介于-0.7～1.3V之间；其制备方法包括以下步骤：(1)在惰性气氛下将金属锂加入到第一溶剂中，第一溶剂与金属锂不发生反应，加热至金属锂熔融，搅拌使熔融的金属锂分散，冷却后进行清洗并干燥，得到锂粉颗粒。(2)在惰性气氛下将金属盐加入第二溶剂中得到溶液，第二溶剂与金属锂不发生反应，将步骤(1)中得到的锂粉颗粒加入溶液中，锂粉颗粒与金属盐发生原位还原反应，在锂粉颗粒的表面包覆金属层，将反应产物进行清洗并干燥，得到钝化锂粉；CN108538642A公开了一种稳定化金属锂粉的制备方法，所述方法包括如下步骤：取适量的全氟树脂和金属锂粉，分别放置在两个石英杯中，再将两个石英杯一起放入管式炉中，在持续通入氩气的氛围下，加热到350℃保温2小时，再降温到175℃保温12小时，使锂金属颗粒表面生成氟化锂，从而制得稳定化金属锂粉。上述方案存在着制备得到的钝化锂粉用于全固态电池的负极材料时，所得全固态电池的循环稳定性不足，且所述锂粉的制备方法复杂，成本高。

因此，开发一种制备方法简单，且在作为负极材料时具有优异的循环性能的钝化锂粉及其制备方法仍具有重要意义。

发明内容