[发明专利]一种碱金属负极复合保护膜及其制备方法、碱金属负极和碱金属二次电池

权利要求书

1.一种碱金属负极复合保护膜，其特征在于，化学组成上包括氟化碱金属和氟掺杂碳。

2.权利要求1所述的碱金属负极复合保护膜，其特征在于，沿所述碱金属负极复合保护膜的法向方向，所述氟化碱金属的质量百分含量呈梯度减小。

3.权利要求1或2的碱金属负极复合保护膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将氟碳聚合物平铺在碱金属负极表面，在所述碱金属负极表面进行原位反应，在碱金属负极表面生长得到所述碱金属负极复合保护膜。

4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述原位反应的温度为180～400℃，时间为1min～1h。

5.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述氟碳聚合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和乙烯-四氟乙烯共聚物中的一种或多种；

所述碱金属负极的材料包括碱金属单质或碱金属合金，所述碱金属单质包括锂、钠或钾；所述碱金属合金包括由锂、钠和钾中的两种以上元素组成的合金。

6.一种碱金属负极，包括碱金属和生长在所述碱金属表面的碱金属负极复合保护膜；

所述碱金属负极复合保护膜为权利要求1或2所述的碱金属负极复合保护膜或权利要求3～5任一项所述的制备方法制备得到的碱金属负极复合保护膜。

7.根据权利要求6所述碱金属负极，其特征在于，以碱金属与碱金属负极复合保护膜的交界处为起始位置，所述氟化碱金属的质量百分含量沿所述碱金属复合保护膜的法向方向梯度减小。

8.权利要求6或7所述的碱金属负极在碱金属二次电池中的应用。

9.一种碱金属二次电池，包括碱金属负极、隔膜、电解液和正极，其特征在于，所述碱金属负极为权利要求6或7所述的碱金属负极。

10.根据权利要求9所述碱金属二次电池，其特征在于，所述隔膜包括玻璃纤维膜、PP膜和三层PP/PE/PP隔膜中的一种或多种。

11.根据权利要求9所述碱金属二次电池，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂和电解质；所述有机溶剂包括乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二甲基亚砜和N,N二甲基乙酰胺中的一种或多种；

所述电解质包括锂盐、钠盐和钾盐中的一种或多种；所述锂盐包括三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酸亚胺锂、硝酸锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的一种或多种；

所述钠盐包括三氟甲基磺酸钠、双三氟甲基磺酰亚胺钠、双氟磺酸亚胺钠、硝酸钠、高氯酸钠、六氟磷酸钠、四氟硼酸钠和二氟草酸硼酸钠中的一种或多种；

所述钾盐包括三氟甲基磺酸钾、双三氟甲基磺酰亚胺钾、双氟磺酸亚胺钾、硝酸钾、高氯酸钾、六氟磷酸钾、四氟硼酸钾和二氟草酸硼酸钾中的一种或多种。

12.根据权利要求9所述碱金属二次电池，其特征在于，所述正极包括电极材料、导电材料和粘结剂；

所述碱金属二次电池包括碱金属离子二次电池、碱金属硫二次电池和碱金属空气二次电池；当所述碱金属二次电池为碱金属离子二次电池时，所述电极材料包括钴酸锂/钠/钾、镍酸锂/钠/钾、锰酸锂/钠/钾、LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂/NaNi_xCo_yMn_1-x-yO₂/KNi_xCo_yMn_1-x-yO₂(x大于等于0且小于等于1，y大于等于0且小于等于1，x+y大于等于0且小于等于1)、磷酸铁锂/钠、磷酸锰铁锂/钠或KVPO₄F；当所述碱金属二次电池为碱金属硫二次电池时，所述电极材料包括碳纳米管/硫、氮掺杂碳/硫、石墨烯/硫或Li₂S；当所述碱金属二次电池为碱金属空气二次电池时，所述电极材料包括Pt、Pd、Au、Ru、RuO₂、Co₃O₄和MnO₂中的一种或多种；

所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、海藻酸钠和羧甲基纤维素中的一种或多种；

所述导电材料包括乙炔黑、超导电炭黑、石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种或多种。