[发明专利]一种锂金属电池负极片的改性方法、负极片及电池

说明书

本发明属于锂金属电池技术领域，尤其涉及一种锂金属电池负极片的改性方法，包括以下操作：将处理液涂覆在锂金属电池负极片的表面，干燥后在所述锂金属电池负极片的表面形成一层保护膜，得到改性后的锂金属电池负极片；所述处理液包括有机硅类处理液、硝酸盐类处理液或氟化处理液。由于锂金属电池负极片经过上述处理液处理，锂金属电池负极片的表面预先形成了一层保护膜，可以很好的改善负极片与电解液界面的相容性，提高锂金属负极的界面稳定性，抑制充放电过程中锂枝晶的产生，提高锂金属电池的循环性能和安全性能。

技术领域

本发明属于锂金属电池技术领域，尤其涉及一种锂金属电池负极片的改性方法、负极片及电池。

背景技术

锂离子电池由于其工作电压高、自放电小、无记忆效应、对环境友好等特点而广泛应用于各种电子设备和电动储能设备中。尤其是在手机中的应用，由于手机越来越轻薄化，对电池的能量密度要求越来越高。为了提升锂离子电池的能量密度，关键是寻找高容量的正负极活性材料。

金属锂负极理论比容量为3860mAh/g，电压平台为-3.04V(vs标准氢电极)，并具有极好的导电性，非常适合作为高能量密度电池的负极。然而，直接应用金属锂可能带来安全问题、较差的倍率和循环性能，甚至负极材料在电池内部的粉碎。

困扰金属锂负极的主要问题主要是锂枝晶的问题，在循环过程中，由于局部极化的因素，使得金属锂表面生长锂枝晶，当锂枝晶生长到一定程度的时候就可能穿透隔膜，正负极接触导致短路，引发安全问题。此外如果锂枝晶发生断裂，微小的锂颗粒或细丝从基体脱离，然后被电绝缘的SEI层紧密包裹，就会形成“死锂”。死锂一旦形成，不能逆转回活性锂，并参与沉积/溶解过程，导致锂源不断损失，容量衰减逐渐增强，使电池瘫痪。因此，锂枝晶是挡在金属锂负极应用路上最大的障碍。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术中锂金属电池容易产生锂枝晶甚至“死锂”的问题，提供一种锂金属电池负极片的改性方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂金属电池负极片的改性方法，包括以下操作：将处理液涂覆在锂金属电池负极片的表面，干燥后在所述锂金属电池负极片的表面形成一层保护膜，得到改性后的锂金属电池负极片；所述处理液包括有机硅类处理液、硝酸盐类处理液或氟化处理液。

作为本发明所述的锂金属电池负极片的改性方法的一种改进，所述有机硅类处理液的制备方法为：将有机硅处理剂溶解于有机溶剂中，即得；所述有机硅处理剂包括有机硅氧烷和有机硅烷中的至少一种，所述有机硅处理剂的浓度为1～50％。有机硅处理剂的浓度过小，在锂金属电池负极片的表面不足以形成保护膜，不能防止锂枝晶的产生。以上制备方法需要在露点-35℃的干燥环境下或无氧无水的氩气环境下进行。所述有机溶剂包括碳酸酯类有机溶剂、羧酸酯类有机溶剂、醚类有机溶剂和烷烃类有机溶剂中的至少一种。有机溶剂选自电解液中溶解锂盐的溶剂，能够提高锂金属负极片和电解液界面的相容性。

作为本发明所述的锂金属电池负极片的改性方法的一种改进，所述有机硅处理剂包括正硅酸乙酯、聚二甲基硅氧烷、环甲基硅氧烷、氨基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷和叠氮三甲基硅烷中的至少一种。