[发明专利]一种多层锂金属电池负极及其制备方法和制备设备

权利要求书

1.一种多层锂金属电池负极，其特征在于，包含集流体、锂金属层、快离子导体层以及功能保护层。

2.根据权利要求1所述的多层锂金属电池负极，其特征在于，集流体的一侧设置有锂金属层，锂金属层背离于集流体的一侧设置有快离子导体层，快离子导体层背离于集流体的一侧设置有功能保护层。

3.根据权利要求1或2所述的多层锂金属电池负极，其特征在于，快离子导体层包含含有选自锂、镁或铜的一种以上金属的卤化物盐或氧化物或过氧化物或氮化物，所述卤化物盐优选为氯化物、碘化物和/或氟化物，优选地，快离子导体层包含氯化锂、硫化锂、碘化锂、氟化锂、氟化镁、氧化铜、氧化锂、氮化镁、磷化锂、溴化锂或过氧化锂中的一种或两种以上的组合，更优选地，快离子导体层包含氯化锂、硫化锂、碘化锂、氟化锂、氟化镁或氧化铜中的一种或两种以上的组合，特别优选地，快离子导体层包含氯化锂、硫化锂、碘化锂或氟化锂中的一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的多层锂金属电池负极，其特征在于，功能保护层包含抑制锂活性的保护物质和聚合物固态电解质。

5.根据权利要求4所述的多层锂金属电池负极，其特征在于，保护物质包含碘和/或硫；

聚合物固态电解质包含聚偏氟乙烯(PVDF)、聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)或聚氰基丙烯酸乙酯中的一种或两种以上的组合；优选地，聚合物固态电解质包含聚偏氟乙烯(PVDF)、聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求4或5所述的多层锂金属电池负极，其特征在于，保护物质与聚合物固态电解质的质量比为1：(0.9～1.5)，优选为1：(1.0～1.5)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的多层锂金属电池负极，其特征在于，多层锂金属电池负极的厚度为14.0～45.0μm，优选为15.3～36.7μm，其中，集流体的厚度为10.0～18μm，优选为10.0～15μm；锂金属层的厚度为1.0～18.0μm，优选为1.5～15.0μm，更优选为1.7～14.4μm；快离子导体层的厚度为1.5～4.5μm，优选为2.3～3.8μm；功能保护层的厚度为1.5～4.5μm，优选为1.5～2.9μm。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的多层锂金属电池负极的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)锂金属蒸镀步骤；

(2)快离子导体蒸镀步骤；以及

(3)保护物质和聚合物固态电解质涂布步骤。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和(2)是连续一体化的。