[发明专利]一种碱金属保护层及其制备方法和在碱金属二次电池中的应用

权利要求书

1.一种碱金属保护层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将干燥后的保护层成分，溶解或分散于有机溶剂，充分搅拌，形成均匀浆料；所述保护层成分包括聚偏二氯乙烯和添加剂，添加剂的含量为0-50wt％；

(2)在保护气氛中将步骤(1)所得浆料涂覆于碱金属材料表面，有机溶剂挥发后在碱金属材料表面得到碱金属保护层。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述添加剂为有机聚合物和无机纳米颗粒中的一种或几种；所述有机聚合物为聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)或聚甲基丙烯酸甲酯；所述无机纳米颗粒为二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、Li₇La₃Zr₂O₁₂、Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂、Li₁₀GeP₂S₁₂或Li₆PS₅Cl。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述机溶剂为四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、环己酮和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种；步骤(2)所述碱金属材料为商业化锂片、钠片、钾片、锂合金、钠合金、钾合金。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述充分搅拌的工艺条件为：20-30℃下磁力搅拌2-24h；

步骤(2)所述保护气氛具体为水值和氧值均≤0.1ppm的氩气气氛；

所述有机溶剂挥发的工艺条件为：在水值和氧值均≤0.1ppm的氩气气氛下，温度维持20-70℃，自然挥发12-72h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述浆料中保护层成分含量为0.1-30wt％；步骤(2)所述浆料涂覆于碱金属材料表面的涂覆量为5-100μL cm^-2。

6.一种由权利要求1～5任一项所述的制备方法制备得到的碱金属保护层。

7.一种碱金属二次电池，其特征在于：该电池包括正极、隔膜、电解液和负极，所述负极为表面带有权利要求6所述碱金属保护层的碱金属材料。

8.根据权利要求7所述的碱金属二次电池，其特征在于，所述正极的活性物质为空气、硫或复合金属氧化物；所述复合金属氧化物为Li_wNi_xCo_yMn_zA_(1-x-y-z)O₂、LiCo_xA_(1-x)O₂、LiFe_xA_(1-x)PO₄、Na_wNi_xCo_yMn_zA_(1-x-y-z)O₂、NaCo_xA_(1-x)O₂、NaFe_xA_(1-x)PO₄、K_wNi_xCo_yMn_zA_(1-x-y-z)O₂、KCo_xA_(1-x)O₂和KFe_xA_(1-x)PO₄中的一种或几种，其中，A为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤w≤2。