[发明专利]锂金属电池及其制备方法

权利要求书

1.一种锂金属电池，其特征在于：所述锂金属电池包括锂金属电池负极、锂金属电池正极和电解质；所述锂金属电池负极经过聚氨酯/氟化锂复合人工保护膜改性处理制备而成；

所述聚氨酯/氟化锂复合人工保护膜通过氟化锂上的Li⁺阳离子与聚氨酯分子链上的NH基团和C＝O基团发生相互作用，而形成致密均匀且导电的复合膜结构；所述氟化锂和所述聚氨酯的质量比例为1：(35～45)；

所述聚氨酯/氟化锂复合人工保护膜的厚度为20～30μm；断裂强度为0.5GPa～0.6GPa；极限延伸率达到289％；离子导电性为6.4×10^-4s·cm^-1～8.9×10^-4s·cm^-1。

2.根据权利要求1所述的锂金属电池，其特征在于：所述锂金属电池负极为经过所述聚氨酯/氟化锂复合人工保护膜改性处理的锂箔、经过所述聚氨酯/氟化锂复合人工保护膜改性处理的铜箔中的一种。

3.根据权利要求1所述的锂金属电池，其特征在于：所述锂金属电池为全电池、半电池、对称电池中的一种；

所述聚氨酯/氟化锂复合人工保护膜中，所述氟化锂和所述聚氨酯的质量比例为1：40。

4.一种权利要求1-3中任一项权利要求所述的锂金属电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，制备聚氨酯/氟化锂复合人工保护膜浆料：按预定比例，将聚乙二醇、催化剂加入到有机溶剂中，得到混合溶液；然后，将所述混合溶液超声分散1～3h，在40～80℃下搅拌20～30h后，再向所述混合溶液中加入预定比例的异氰酸酯化合物和氟化锂颗粒，在50～80℃的反应温度下，反应4～10h，制备得到所述聚氨酯/氟化锂复合人工保护膜浆料；

S2，制造电极：采用溶液浇铸法将步骤S1制备的所述聚氨酯/氟化锂复合人工保护膜浆料浇铸涂覆于铜箔或者锂箔上，溶剂蒸发处理后，制备得到经过聚氨酯/氟化锂复合人工保护膜改性处理的锂金属电池负极，分别标记为APM-Cu、APM-Li；

S3，组装电池：将步骤S2制备的所述锂金属电池负极、锂金属电池正极和电解质进行组装，得到所述锂金属电池。

5.根据权利要求4所述的锂金属电池的制备方法，其特征在于：所述锂金属电池正极的组成材料为LiFePO₄、Li₄Ti₅O₁₂中的一种。

6.根据权利要求4所述的锂金属电池的制备方法，其特征在于：在步骤S1所述的聚氨酯/氟化锂复合人工保护膜浆料中，所述聚乙二醇、异氰酸酯化合物和氟化锂三者的质量比例为(15～25)：(15～25)：1。

7.根据权利要求6所述的锂金属电池的制备方法，其特征在于：所述异氰酸酯化合物为二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种。

8.根据权利要求4所述的锂金属电池的制备方法，其特征在于：所述锂金属电池为Li|APM-Cu半电池、APM-Li|APM-Li对称电池、APM-Li|Li|LiFePO₄全电池、APM-Li|Li|Li₄Ti₅O₁₂全电池中的一种。

9.根据权利要求4所述的锂金属电池的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述有机溶剂为四氯化碳；所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的一种。