[发明专利]一种长寿命、无枝晶的锂电池用金属锂负极及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种长寿命、无枝晶的锂电池用金属锂负极及其制备方法与应用。金属锂具有轻质、理论比容量高、电化学电势低等优点，是公认的最有前途的下一代储能体系的负极。但不可控的锂枝晶生长阻碍其应用。因此开发一种抑制锂枝晶的方法至关重要。本发明利用价格低廉且对环境无污染的SnI₂改性锂片，实现了均匀的金属锂沉积。所述方法包括如下步骤：将金属锂平压在SnI₂溶液液滴上，以该锂片为负极，在惰性气氛中将其与锂电池所需部件共同组装成固态电池，即得。最终消除锂枝晶的生长，延长了电池的循环寿命，降低了锂枝晶诱导的短路等问题的发生。这种方法通过操作简单，绿色环保，非常有利于规模化生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种利用碘化亚锡(SnI₂)抑制锂枝晶生长的锂电池制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近年来，随着可持续发展概念深入人心，极大促进了电动汽车等行业的发展，人们对高安全、高能量密度的储能器件要求越来越迫切。锂离子电池是目前使用最广泛，也是发展最迅猛的储能装置，但是，目前所用的锂离子电池的能量密度已无法满足不断增长的能量密度的要求。

为了实现更高的能量密度，使用金属锂代替商业化的石墨作为负极是一种很有前景的策略。金属锂具有轻质(0.534g/cm³)、理论比容量高(3860mAh/g)、电化学电势低(-3.040V/vs.标准氢电极)等优点。更为重要的是，金属锂负极能够与硫、硒、五氧化二钒、氧气等无锂高容量正极匹配构成高能量密度电池体系。但是锂的不均匀沉积会产生锂枝晶，进而导致电池出现安全问题、较低的库伦效率和较差的循环寿命。目前，为了抑制锂枝晶的形成,通常采用的方法是在金属锂表面引入中间层或者生成固体电解质膜，从而调节锂的沉积环境，以抑制锂枝晶的产生。但是这些研究工作还远远不够，而且有些方法比较复杂，成本高且难以实现大规模生产。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种利用SnI₂原位形成SEI膜抑制锂枝晶生长的锂电池及其方法和应用。开发一种低成本、操作简单的方法，并将其应用于金属锂负极，对高安全、高能量密度锂金属电池的进一步发展具有重要意义。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种长寿命、无枝晶的金属锂负极制备方法，对锂负极靠近固态电解质薄膜一侧采用SnI₂进行改性，形成修饰层。

本发明方法的特点之一是：利用SnI₂在金属锂表面原位形成SEI膜，进而调节锂的均匀沉积，最终消除锂枝晶的生长。

本发明的第二个方面，提供了一种长寿命、无枝晶的金属锂负极，包括：

锂负极；

负载在锂负极靠近固态电解质薄膜一侧的修饰层；

所述修饰层通过对锂负极靠近固态电解质薄膜一侧采用SnI₂进行改性而得。

本发明提出的方法能够有效可以有效解决锂枝晶的形成及带来的安全隐患,同时还提升了电池的循环性能和电池能量密度。

本发明的第三个方面，提供了一种锂电池，包括：上述的长寿命、无枝晶的金属锂负极。

本发明提出的方法通过简单的方法即可完成金属锂的改性及锂电池的制备，非常有利于规模化生产。

本发明的第四个方面，提供了SnI₂在抑制锂电池中锂枝晶生长中的应用。