【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于全固态电池，涉及一种聚合物表面修饰的锂金属负极及其在全固态电池中的应用。
技术介绍
1、以石墨为负极的锂离子电池，由于石墨比较低的比容量，导致电芯整体能量密度偏低。相比于石墨，金属锂具有高其约十倍的理论比容量。以金属锂作为负极，可以极大提高锂离子电池能量密度。但是，金属锂的使用也会带来新的问题，其中比较严重的就是库伦效率低和锂枝晶问题。库伦效率低会造成在电池循环过程中不断消耗活性锂，长期循环后就会造成电池失效。以硫化物为电解质的全固态锂金属电池，还面临负极锂与电解质剧烈的化学反应，造成界面层老化，影响电池寿命。
2、目前解决以上两类问题的方法报道很多，比如电解质调控，锂负极结构调控，锂金属表面修饰等。cn108365172a报道了铜箔的表面均匀包覆有天然高分子聚合物层,来实现无枝晶的金属锂沉积，提高锂金属的循环寿命。但是天然高分子琼脂糖、罗望种子胶和海藻酸钠，含有大量羟基等极性基团，容易与锂发生负反应，也会造成锂的损耗。cn109216652a报道了铜箔的表面均匀包覆聚丙烯酸金属盐和聚甲基丙烯酸金属盐，促进金属锂均匀沉积。利用了金属盐的优先沉积，促进锂负极与聚合物粘结性。但聚合物基体在锂保护中发挥的作用，除粘结作用，并没有太多。cn111509195a将聚乙烯二氧噻吩聚乙二醇共聚物溶液涂覆在金属锂基体表面用于全固态电池研究，但聚乙烯二氧噻吩聚乙二醇中的环氧基团，噻吩基团以及端基的羟基会攻击硫化物电解质,造成电池稳定性变差。
3、因此如何设计制备对锂亲和性更好的聚合物涂层，提高锂负极稳定性，提
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的缺点与不足，提供聚合物表面修饰的锂金属负极及其在全固态电池中的应用。
2、本专利技术的目的可以通过以下方案来实现：
3、第一方面，本专利技术提供一种聚合物表面修饰的锂金属负极的制备方法，包括如下步骤：
4、s1、聚合物制备：对单体溶液进行加热反应，形成聚合物；
5、s2、聚合物修饰锂负极制备：将步骤s1得到的聚合物分散于溶剂中，形成聚合物分散液；将聚合物分散液涂覆于金属锂表面，烘干后得到聚合物表面修饰的锂金属负极。
6、作为本专利技术的一个实施方案，步骤s1中，所述单体包括1,3,5-苯三硫酚、1,4-苯基二硫醇中的至少一种。
7、作为本专利技术的一个实施方案，步骤s1中，所述单体溶液中的溶剂包括二甲基亚砜、四氢噻吩、叔十二硫醇、2,4-二甲基环丁砜、乙硫醚中的至少一种。
8、作为本专利技术的一个实施方案，步骤s1中，所述单体溶液的浓度为1-5g/ml。
9、作为本专利技术的一个实施方案，步骤s1中，所述加热反应的温度为50-80℃，加热时间为10-60min。
10、作为本专利技术的一个实施方案，步骤s1中，所述加热反应为单体聚合反应，在石英管真空封存下进行。
11、进一步地，所述真空封存压强小于5×10-5pa。
12、作为本专利技术的一个实施方案，步骤s1中，加热反应后，经过过滤、洗涤三次后，得到聚合物。
13、进一步地，所述洗涤采用的试剂为甲醇或乙醇；甲醇或乙醇的用量为过量。
14、作为本专利技术的一个实施方案，步骤s2中，所述聚合物为真空干燥后的聚合物。
15、进一步地，所述聚合物真空干燥的温度为50-100℃，时间为4-8h。
16、作为本专利技术的一个实施方案，步骤s2中，所述溶剂包括乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、苯甲醚中的至少一种。
17、作为本专利技术的一个实施方案，步骤s2中，所述聚合物分散液的浓度为0.5-3mg/ml。聚合物通过常温搅拌分散均匀。
18、作为本专利技术的一个实施方案，步骤s2中，所述涂覆的厚度为5-20μm。
19、作为本专利技术的一个实施方案，步骤s2中，所述金属锂的厚度为30-500μm。
20、作为本专利技术的一个实施方案，步骤s2中，烘干温度为50-100℃，时间为5-24h，在氩气环境下进行烘干。
21、第二方面，本专利技术提供一种如所述制备方法得到的聚合物表面修饰的锂金属负极。
22、第三方面，本专利技术提供一种所述聚合物表面修饰的锂金属负极在全固态电池中的应用。
23、作为本专利技术的一个实施方案，全固态电池为硫化物基全固态电池，所述硫化物基包括硫银锗矿体系、二元体系、lgps体系。
24、本专利技术中，所述硫化物基全固态电池的制备方法包括：将ncm811、li6ps5cl进行研磨，混合形成复合正极；将聚合物表面修饰的锂金属负极、li6ps5cl电解质、复合正极组装压力电池，即硫化物基全固态电池。
25、在一些实施例中，ncm811和li6ps5cl的质量比为7:3；研磨时间为30min；聚合物表面修饰的锂金属负极为直径10mm的圆片；li6ps5cl电解质的厚度为700μm；复合正极为10mg。
26、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
27、(1)本专利技术通过聚合物对锂进行表面改性，原位形成稳定性sei膜，提高了锂负极稳定性，从而解决金属锂枝晶的技术问题；并且相较于小分子单体，聚合物的热力学稳定性和化学稳定性更高，由聚合物修饰锂片组装的电池的循环稳定性更高。
28、(2)本专利技术采用一步溶剂法合成聚合物，该制备方法简单易行，易于放大生产。
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1.一种聚合物表面修饰的锂金属负极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述单体包括1,3,5-苯三硫酚、1,4-苯基二硫醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述单体溶液的浓度为1-5g/ml。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述加热反应的温度为50-80℃，加热时间为10-60min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述加热反应为单体聚合反应，加热反应在石英管真空封存下进行，真空封存压强小于5×10-5Pa。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述聚合物为真空干燥后的聚合物，所述聚合物真空干燥的温度为50-100℃，时间为4-8h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述聚合物分散液的浓度为0.5-3mg/ml。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述涂覆的厚度为5-20
9.一种如权利要求1-8中任一项所述制备方法得到的聚合物表面修饰的锂金属负极。
10.一种如权利要求9所述的聚合物表面修饰的锂金属负极在全固态电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种聚合物表面修饰的锂金属负极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述单体包括1,3,5-苯三硫酚、1,4-苯基二硫醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述单体溶液的浓度为1-5g/ml。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述加热反应的温度为50-80℃，加热时间为10-60min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述加热反应为单体聚合反应，加热反应在石英管真空封存下进行，真空封存压强小于5×10-...
【专利技术属性】
技术研发人员：张希，陈振营，
申请(专利权)人：上海屹锂新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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