一种提升锂利用效率的锂金属负极保护方法与流程

文档序号:22580353发布日期:2020-10-20 17:00阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种提升锂利用效率的锂金属负极保护方法,其特征在于,在锂电池中,以在集流体上沉积锂金属为电池负极,将高分子聚合物做为添加剂添加到酯类电解液中;

所述高分子聚合物由单体a为丙烯腈或其衍生物、单体b为全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯或其衍生物以及单体c为烷基醇二丙烯酸酯或其衍生物经过聚合反应制得。

2.根据权利要求1所述的提升锂利用效率的锂金属负极保护方法,其特征在于,所述集流体为碳纸。

3.根据权利要求1所述的提升锂利用效率的锂金属负极保护方法,其特征在于,在锂电池中,以磷酸铁锂为正极。

4.根据权利要求1所述的提升锂利用效率的锂金属负极保护方法,其特征在于,所述高分子聚合物的添加量为所述酯类电解液的2wt%。

5.根据权利要求1所述的提升锂利用效率的锂金属负极保护方法,其特征在于,所述酯类电解液为0.8~1.2mol/l的lipf6溶液,其中溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯中的一种,且所述lipf6溶液中还含有质量分数为3~7%的氟代碳酸乙烯酯。

6.根据权利要求1所述的提升锂利用效率的锂金属负极保护方法,其特征在于,由单体a、单体b和单体c经过聚合反应制取所述高分子聚合物的步骤包括:在惰性气体保护下,将摩尔比为1:1:0.01-2的单体a、单体b、单体c分散于水中,加热50-80℃搅拌5-15min,然后加入引发剂过硫酸钾,在50-80℃下聚合反应5-24h得到聚合液;其中,所述引发剂过硫酸钾与所述单体c的质量比为0.01-0.2:1;将得到的产物进行干燥处理,得到所述高分子聚合物。

7.根据权利要求1所述的提升锂利用效率的锂金属负极保护方法,其特征在于,所述单体a选自丙烯腈、2-(4-芳基噻唑-2-基)丙烯腈、三苯基丙烯腈、双苯并咪唑丙烯腈和3-吲哚-2-苯并咪唑丙烯腈中的一种。

8.根据权利要求1所述的提升锂利用效率的锂金属负极保护方法,其特征在于,所述单体b选自全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸含氟烷基酯、(甲基)丙烯酸含杂原子全氟烷基酯、(甲基)丙烯酸全氟酰胺酯和(甲基)丙烯酸全氟磺酰胺酯中的一种。

9.根据权利要求1所述的提升锂利用效率的锂金属负极保护方法,其特征在于,所述单体c选自二乙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯和新戊二醇二丙烯酸酯中的一种。

10.根据权利要求1所述的提升锂利用效率的锂金属负极保护方法,其特征在于,所述在集流体上沉积锂金属为电池负极的过程包括:

先组装正极为集流体,负极为锂片的半电池,通过设定电流密度和时间恒流放电,在集流体上沉积一定容量的金属锂,再将沉积有锂的集流体拆解下来作为锂电池负极;其中,集流体上锂金属的沉积容量为0.1~5mah/cm2


技术总结
本发明公开一种提升锂利用效率的锂金属负极保护方法,涉及锂电池领域。在锂电池中,以在集流体上沉积锂金属为电池负极,将高分子聚合物做为添加剂添加到酯类电解液中;本发明的高分子聚合物由单体A为丙烯腈或其衍生物、单体B为全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯或其衍生物以及单体C为烷基醇二丙烯酸酯或其衍生物经过聚合反应制得。由于锂金属表面带负电荷,所述高分子聚合物中的‑CN、‑CF3是较强的吸电子基团,促使电解液添加剂优先吸附于锂金属表面,减少电解液中的其它组分与锂金属的接触,从而可以避免持续副反应的发生,且能使锂沉积地更加细小,更加均匀,从而减缓锂枝晶的生成,实现锂金属负极的高锂利用效率。

技术研发人员:黄令;王琼;雷盈;师晨光;孙世刚
受保护的技术使用者:厦门大学
技术研发日:2020.07.20
技术公布日:2020.10.20
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