【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源，具体涉及一种锂金属负极用修饰结构、锂金属负极及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂金属因其较高的理论容量(例如可达到3860mah g-1)和较低的标准氧化还原电位(-3.040v)被认为是最理想的负极材料之一。然而，由于锂金属电池在沉积过程中受到的电流分布不均，且易与电解液发生不可逆的副反应，易导致锂枝晶无序生长的问题，并且易形成较厚的固态电解质界面(solid electrolyte interphase，sei)膜。另外，锂金属的反复沉积和剥离过程会导致电池体积膨胀、电池内阻增大，这都会导致电池寿命缩短，增加电池安全隐患。
2、目前，解决上述技术问题的主要策略包括构建人工固体电解质界面、集流体改性、隔膜改进和改进电解质添加剂等等。其中，人工固体电解质界面是指通过特定的工艺手段，在电极表面人为构建一层稳定且功能化的固态层，以模拟并优化自然形成的固体电解质界面。现有的人工固体电解质界面通常存在热力学稳定性不足、导电率较低的问题，并且在抑制锂枝晶生长、减少副反应方面仍有待提高。
技术实现思路
1、为解决上述全部或部分技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
2、本专利技术的目的之一在于提供一种锂金属负极用修饰结构，所述修饰结构包括亲锂酰胺酸修饰层，所述亲锂酰胺酸修饰层的原料包括聚合物、酰胺酸和亲锂材料；所述亲锂材料与锂原子之间的吸附能低于-2.0ev，所述的亲锂材料至少能够降低锂金属的成核过电位。
3、所述的酰胺酸是由含有酰胺
4、在部分实施例中，所述原料中，所述的聚合物、酰胺酸、亲锂材料的质量比为1～10：1～5：1～5。若所述酰胺酸的含量过低，则生成的sei膜中li3n量较少，无法加快锂离子迁移速度，若酰胺酸的含量过高，则sei膜脆性较强，无法抵御锂金属电池在充放电过程中的体积膨胀等；若亲锂材料的含量过低则锂金属电池过电位没有明显降低，若亲锂材料的含量过高，则首圈将消耗过度的锂金属和电解液，降低首圈库伦效率及放电容量。
5、在部分实施例中，所述聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚丙烯腈(pan)、聚醚醚酮(peek)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚环氧乙烷(peo)、聚乙烯吡洛烷酮(pvp)、聚羟基链烷酸酯(pha)、纤维素、蛋白质中的一种或者多种的组合，但不限于此。所述纤维素包括但不限于醋酸纤维素(ca)。
6、在部分实施例中，所述聚合物的重均分子量为200000以上。
7、在部分实施例中，所述酰胺酸包括天冬氨酰胺、丙氨酰胺、苯丙氨酰胺、丙二酰谷氨酰胺、色氨酸酰胺、缬氨酰胺、苯丙二酰胺、阿拉伯氨酰胺中的一种或者多种的组合。所述的酰胺酸具有良好的化学稳定性，不易受到水解、氧化等反应的影响，并且形成的修饰层具有高热力学稳定性、高li+电导率和良好的抑制锂枝晶生长性能。
8、在部分实施例中，所述亲锂材料包括金属单质、合金、金属氧化物、碳材料中的一种或者多种的组合。
9、在部分优选实施例中，所述金属单质包括金、银、锑中的一种或者多种，所述合金包括锂铝合金，所述碳材料包括氧化石墨烯和/或三维碳纳米管，所述金属氧化物包括氧化锡锑、氧化锌和/或氧化铜。
10、在部分实施例中，所述亲锂材料的尺寸为纳米级，优选为10～100nm。
11、在部分实施例中，所述原料还包括有机溶剂。
12、在部分优选实施例中，所述有机溶剂包括三氟乙酸(tfa)、二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基乙酰胺(dma)、四氢呋喃、丙酮、乙醇、乙酸、ch2c12中的一种或者多种的组合。
13、在部分实施例中，所述的亲锂酰胺酸修饰层的厚度为2μm～10μm。
14、在部分实施例中，所述的修饰结构还包括基底。
15、在部分优选实施例中，所述基底包括铜箔、铝箔、不锈钢箔、镍箔或者锂箔。
16、本专利技术的目的之二在于提供一种锂金属负极，所述锂金属负极包括锂金属基底，以及包括任一项技术方案所述的锂金属负极用修饰结构，所述锂金属负极用修饰结构与锂金属相互结合。
17、在部分实施例中，所述亲锂酰胺酸修饰层与锂金属按照层叠的方式设置；或者，所述金属锂填充于所述亲锂酰胺酸修饰层的内部。
18、在含有基底的实施例中，所述基底、亲锂酰胺酸修饰层、金属锂按照依次层叠的方式设置；或者，所述基底、亲锂酰胺酸修饰层按照层叠的方式设置，并且所述亲锂酰胺酸修饰层内部填充有金属锂。
19、本专利技术的目的之三在于提供一种亲锂酰胺酸修饰的锂金属负极的制备方法，包括：
20、提供含有聚合物、酰胺酸、亲锂材料的前驱体溶液，其中所述亲锂材料与锂金属之间的吸附能低于-2.0ev，其至少能够降低锂金属的成核过电位；
21、将所述前驱体溶液制备成亲锂酰胺酸修饰层，并与锂金属结合，得到亲锂酰胺酸修饰的锂金属负极；或者，直接在所述锂金属上形成亲锂酰胺酸修饰层，得到亲锂酰胺酸修饰的锂金属负极。
22、在部分实施例中，所述前驱体溶液中，聚合物、酰胺酸、亲锂材料的质量比为1n10：1n5：1～5。在一个优选实施例中，所述聚合物、酰胺酸、亲锂材料的质量比为8∶1∶1。
23、在部分实施例中，所述聚合物包括对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯、聚环氧乙烷、聚乙烯吡洛烷酮、聚羟基链烷酸酯、醋酸纤维素、蛋白质、纤维素中的一种或者多种的组合。
24、在部分实施例中，所述聚合物的重均分子量为200000以上。
25、在部分实施例中，所述酰胺酸包括天冬氨酰胺、丙氨酰胺、苯丙氨酰胺、丙二酰谷氨酰胺、色氨酸酰胺、缬氨酰胺、苯丙二酰胺、阿拉伯氨酰胺中的一种或者多种的组合。
26、在部分实施例中，所述亲锂材料包括金属单质、合金、金属氧化物、碳材料中的一种或者多种的组合。
27、在部分优选实施例中，所述金属单质包括金、银、锑中的一种或者多种，所述合金包括锂铝合金，所述碳材料包括氧化石墨烯和/或三维碳纳米管，所述金属氧化物包括氧化锌和/或氧化铜。
28、在部分实施例中，所述亲锂材料的尺寸为纳米级。
29、在部分优选实施例中，所述亲锂材料的尺寸为10～本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂金属负极用修饰结构，其特征在于：所述修饰结构包括亲锂酰胺酸修饰层，所述亲锂酰胺酸修饰层的原料包括聚合物、酰胺酸以及亲锂材料；所述亲锂材料与锂原子之间的吸附能低于-2.0eV，所述亲锂材料至少能够降低锂金属的成核过电位。
2.根据权利要求1所述的锂金属负极用修饰结构，其特征在于：所述原料中，所述的聚合物、酰胺酸、亲锂材料的质量比为1～10：1～5：1～5；
3.一种锂金属负极，包括锂金属基底，其特征在于，所述锂金属负极还包括权利要求1或2所述的锂金属负极用修饰结构，所述锂金属负极用修饰结构与锂金属相互结合。
4.一种亲锂酰胺酸修饰的锂金属负极的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述前驱体溶液中，聚合物、酰胺酸、亲锂材料的质量比为1～10：1～5：1～5；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液的制备方法包括：在惰性气氛条件下，将所述的聚合物、酰胺酸、亲锂材料与有机溶剂混合并搅拌，得到所述的前驱体溶液；
7.根据权利要求4所述的制备方法，其
8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法得到的亲锂酰胺酸修饰的锂金属负极。
9.权利要求1～2任一项所述的锂金属负极用修饰结构或者权利要求3或8所述的锂金属负极在制备锂金属电池中的应用。
10.一种锂金属电池，包括正极、负极、电解液和隔膜，其特征在于：所述负极包括权利要求1或2所述的锂金属负极用修饰结构，或者，所述负极为权利要求3或8所述的锂金属负极。
...【技术特征摘要】
1.一种锂金属负极用修饰结构，其特征在于：所述修饰结构包括亲锂酰胺酸修饰层，所述亲锂酰胺酸修饰层的原料包括聚合物、酰胺酸以及亲锂材料；所述亲锂材料与锂原子之间的吸附能低于-2.0ev，所述亲锂材料至少能够降低锂金属的成核过电位。
2.根据权利要求1所述的锂金属负极用修饰结构，其特征在于：所述原料中，所述的聚合物、酰胺酸、亲锂材料的质量比为1～10：1～5：1～5；
3.一种锂金属负极，包括锂金属基底，其特征在于，所述锂金属负极还包括权利要求1或2所述的锂金属负极用修饰结构，所述锂金属负极用修饰结构与锂金属相互结合。
4.一种亲锂酰胺酸修饰的锂金属负极的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述前驱体溶液中，聚合物、酰胺酸、亲锂材料的质量比为1～10：1～5：1～5；
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，韦海茹，周莉莎，何俊，张跃钢，徐文善，申晨彤，杨晓东，
申请(专利权)人：安徽盟维新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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