[发明专利]金属负极及其制备方法和二次电池

权利要求书

1.一种金属负极，其特征在于，所述金属负极包括金属负极本体和形成在所述金属负极本体一侧或两侧表面的保护层，所述保护层包括具有溶解碱金属能力的液态或凝胶态内层和具有高离子电导率的固态外层的双层结构；所述具有溶解碱金属能力的液态或凝胶态内层包括具备接受电子能力的芳香烃类小分子化合物和含芳香烃类基团的聚合物中的至少一种以及具备络合锂离子能力的醚类小分子溶剂、胺类小分子溶剂、硫醚类小分子溶剂，聚醚类聚合物、聚胺类聚合物和聚硫醚类聚合物中的至少一种。

2.如权利要求1所述的金属负极，其特征在于，所述芳香烃类小分子化合物包括联苯、萘、菲、蒽、并四苯和芘中的至少一种；所述含芳香烃类基团的聚合物含有联苯、萘、菲、蒽、并四苯和芘芳香基团中的至少一种。

3.如权利要求1或2所述的金属负极，其特征在于，所述醚类小分子溶剂包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚的链状醚中的至少一种以及四氢呋喃、1,4-二氧六环、12-冠醚-4、15-冠醚-5和18-冠醚-6的环状醚中的至少一种；

所述胺类小分子溶剂包括乙二胺二甲胺、乙二胺四甲胺和二乙二胺四甲胺中的至少一种；所述硫醚类小分子溶剂包括乙二硫醇二甲硫醚、乙二硫醇二乙硫醚、二乙二硫醇二甲硫醚和四乙二硫醇二甲硫醚中的至少一种。

4.如权利要求1-3中任一所述的金属负极，其特征在于，所述聚醚类聚合物包括聚环氧乙烷和聚环氧丙烷中的至少一种；所述聚胺类聚合物包括聚乙二胺和聚甲基乙二胺中的至少一种；所述聚硫醚类聚合物包括聚乙二硫醚和甲基聚乙二硫醚中的至少一种。

5.如权利要求1-4中任一所述的金属负极，其特征在于，所述具有溶解碱金属能力的液态或凝胶态内层还包括聚氟烯烃类聚合物，聚腈类聚合物，聚胺酯类聚合物，聚酰胺类聚合物，聚酰亚胺聚合物和聚酰胺-酰亚胺类聚合物中的至少一种。

6.如权利要求5所述的金属负极，其特征在于，所述聚氟烯烃类聚合物包括PVDF，PVDF-HFP，PTFE中的至少一种；所述聚腈类聚合物为PAN；所述聚胺酯类聚合物为聚2,4-甲苯二异氰酸酯类聚胺酯类聚合物；所述聚酰胺类聚合物包括PA11，PA66中的至少一种；所述聚酰亚胺为聚双马来酰亚胺。

7.如权利要求1-6中任一所述的金属负极，其特征在于，所述具有高离子电导率的固态外层包括氧化物固体电解质或者硫化物固体电解质。

8.如权利要求7所述的金属负极，其特征在于，所述氧化物固体电解质包括钙钛矿型固体电解质、钠快离子导体型固体电解质、锂快离子导体型固体电解质、石榴石型固体电解质、或者玻璃态氧化物固体电解质中的任意一种；所述硫化物固体电解质包括硫代-锂快离子导体型、玻璃态硫化物固体电解质中的任意一种。

9.如权利要求1-8中任一所述的金属负极，其特征在于，所述具有高离子电导率的固态外层还包括聚含氟烯烃类聚合物，聚腈类聚合物，聚胺酯类聚合物，聚酰胺类聚合物，聚酰亚胺类聚合物和聚酰胺-酰亚胺类聚合物中的至少一种。

10.如权利要求1-9中任一所述的金属负极，其特征在于，所述具有高离子电导率的固态外层的厚度为0.1-50微米。

11.如权利要求1-10中任一所述的金属负极，其特征在于，所述金属负极本体包括锂负极、钠负极、钾负极、锂合金负极，钠合金负极，或钾合金负极。

12.如权利要求11所述的金属负极，其特征在于，所述锂合金负极包括金属锂和其他元素组成的合金，所述其他元素包括硅，钠，钾，铯，铝，锡和铟中的至少一种。