[发明专利]一种高安全无枝晶锂金属电池及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种高安全无枝晶锂金属电池及其制备方法和应用。抑制锂枝晶的锂电池的负极包括金属锂和涂敷在金属锂上的镓盐，金属锂选自锂箔、锂片、锂块、锂粉、锂合金中的任意一种，镓盐选自Ga(NO₃)₃、GaCl₃、Ga₂(CO₃)₃、GaI₃、GaF₃、GaBr₃、GaN中的任意一种，镓盐在金属锂上的负载量为1*10^‑5～5*10^‑5mol；全固态锂离子电池，包括上述负极，以及正极和固态锂离子电池电解质；所述正极包括正极活性材料、集流体，导电剂以及粘结剂；所述固态锂离子电池电解质包括固态电解质和锂盐。镓盐涂层可以抑制锂枝晶的产生，诱导均匀的锂沉积，有助于提高电池库伦效率，稳定电池与固态电解质的界面，延长电池的循环寿命，降低锂枝晶诱导的安全问题的发生。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种高安全无枝晶锂金属电池及其制备方法和应用。

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。

在近几年，使用石墨负极的电池已经应用在了智能移动设备、大小型电动工具和电动汽车领域上。但是，由于石墨负极的理论比容量仅仅只有372mAh g^-1，这个因素大大限制了当前可充电锂离子电池的发展，成为了可充电设备发展的最大桎梏之一。锂金属负极拥有高达3860mAh g^-1的理论比容量和最低的还原电位(与标准氢电极相比为-3.04V)，使用锂负极可以极大地提高锂电池的能量密度。

发明人发现，目前的锂金属电池使用的锂负极虽然具有相对于传统石墨负极来说极高的能量密度，但是锂负极的锂枝晶问题成为锂金属电池工业化的最大阻碍。自20世纪70年代锂金属负极首次出现以来，一直存在着一些严重的问题，阻碍了其实际应用。由于电流和离子分布不均匀，锂在电沉积过程中趋向于形成树枝状形貌，而不是形成均匀的沉积。锂枝晶通常会形成不稳定的固体电解质界面，由于其化学反应活性高而导致库仑效率低，甚至会穿透隔膜或者固态电解质造成严重的安全隐患。不稳定的固体电解质界面会进一步加剧枝晶生长，最终导致充电电池寿命较差。因此，稳定锂界面是实现实际应用的先决条件之一。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明进一步综合金属改性锂负极和快离子导体改性锂负极的优缺点，制备并得到一种有着金属-非金属快离子导体的复合材料人工固体电解质界面膜的锂金属负极，其对于锂枝晶的抑制作用明显，从而提供了一种利用金属-非金属快离子导体抑制锂枝晶生长的高安全无枝晶锂金属电池及其制备方法和应用。

本发明的目的之一是提供一种抑制锂枝晶的锂电池的负极。

本发明的目的之二是提供一种抑制锂枝晶的锂电池。

本发明的目的之三是提供一种抑制锂枝晶的锂电池的制备方法。

本发明的目的之四是提供一种抑制锂枝晶的锂电池的应用。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术手段为：

在本发明的第一方面，提供一种抑制锂枝晶的锂电池的负极，包括金属锂和涂敷在金属锂上的镓盐，所述镓盐位于金属锂靠近固态电解质的一面。

在本发明的第二方面，提供一种全固态锂离子电池，包括第一方面所述的负极、正极和固态锂离子电池电解质；

所述固态锂离子电池电解质包括固态电解质和锂盐。