有效
用于预锂化电极的界面调控液、制备方法及应用
徐世伟、王雪锋、王兆翔、陈立泉
中国科学院物理研究所
徐
徐世伟机构 暂无
技术领域 暂无
王
王雪锋机构 暂无
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王
王兆翔机构 暂无
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陈
陈立泉机构 暂无
技术领域 暂无
摘要
本发明公开了一种一种用于预锂化电极的界面调控液、制备方法及应用,界面调控液包括:溶剂和金属盐;溶剂包括:醚类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、烃类溶剂、腈类溶剂或去离子水中的一种或多种;金属盐包括:六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酸亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、高氯酸锂、氟化锂、氯化锂中的一种或多种;金属盐的浓度为0.001g/mL‑10g/mL;预锂化电极是由化学预锂化溶液对电极补锂得到;界面调控液对预锂化电极进行改性处理,界面调控液的金属盐与预锂化电极表面残留的化学预锂化溶液发生反应,在预锂化电极的表面生成含无机锂盐的固体电解质层;其中,无机锂盐的含量在5%‑90%之间。
1.一种用于预锂化电极的界面调控液,其特征在于,所述界面调控液包括:溶剂和金属盐;所述溶剂包括:醚类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、烃类溶剂、腈类溶剂或去离子水中的一种或多种;所述金属盐包括:六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酸亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、高氯酸锂、氟化锂、氯化锂中的一种或多种;所述金属盐的浓度为0.001g/mL-10g/mL;所述预锂化电极是由化学预锂化溶液对电极补锂得到;所述界面调控液对所述预锂化电极进行改性处理,所述界面调控液的金属盐与所述预锂化电极表面残留的所述化学预锂化溶液发生反应,在所述预锂化电极的表面生成含无机锂盐的固体电解质层;其中,所述无机锂盐的含量在5%-90%之间。
2.根据权利要求1所述的用于预锂化电极的界面调控液,其特征在于,所述无机锂盐的含量在40%-90%之间;所述溶剂具体包括:甲基丙基醚、甲基丁基醚、甲基戊基醚、乙基丙基醚、乙基丁基醚、乙基戊基醚、丙基丁基醚、丙基戊基醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二甲基四氢呋喃、乙基四氢呋喃、二乙基四氢呋喃、苯基四氢呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二苯酯、碳酸二丁酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、三亚甲基碳酸酯、氯代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯或去离子水中的一种或多种;所述化学预锂化溶液包括:联苯锂-二甲基四氢呋喃溶液、联苯锂-四氢呋喃溶液、联苯锂-乙二醇二甲醚溶液、四甲基联苯锂-二甲基四氢呋喃溶液、四甲基联苯锂-四氢呋喃溶液、四甲基联苯锂-乙二醇二甲醚溶液、萘锂-二甲基四氢呋喃溶液、萘锂-四氢呋喃溶液、萘锂-乙二醇二甲醚溶液或液氨-锂溶液中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的用于预锂化电极的界面调控液,其特征在于,所述界面调控液还包括导电添加剂;所述导电添加剂具体包括:炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、碳纤维、碳量子点中的一种或多种;所述界面调控液还包括粘结剂;所述粘结剂具体包括:聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、丁苯橡胶、聚乙烯醇、聚丙烯酸丁脂、聚丙烯腈中的一种或多种;所述界面调控液还包括功能性填料;所述功能性填料具体包括:氮化硼、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化镁、氧化铍、氧化铝、氧化锌、氧化硅、金粉、银粉、铜粉、镍粉、铝粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的用于预锂化电极的界面调控液,其特征在于,所述预锂化电极的活性材料包括:磷酸铁锂、钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、富锂三元材料、镍锰酸锂、氟化铜、氟化钴、氟化亚钴、氟化铁、氟化亚铁、氟化锰、氟化镍、氟化锌、氟化铌、氯化钼、氯化铁、四氧化三铁、五氧化二钒、硫化镍、硫化钴、硫化硅、七硫化四磷、五硫化二磷、氧化铜、氧化锶、氧化钴、三氧化二铁、二氧化锰、二氧化钼、三氧化钼、钛酸锂、钒酸锂、硅碳复合材料、氧化亚硅碳复合材料、氧化亚硅、二氧化硅、天然石墨、人造石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维中的一种或多种。
5.一种上述权利要求1-4任一所述的用于预锂化电极的界面调控液的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:按比例将溶剂和金属盐混合,得到金属盐溶液;在惰性气氛下,环境温度在-10℃-100℃之间,将所述金属盐溶液通过磁力搅拌混合均匀,得到用于预锂化电极的界面调控液;所述溶剂包括:醚类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、烃类溶剂、腈类溶剂或去离子水中的一种或多种;所述金属盐包括:六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酸亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、高氯酸锂、氟化锂、氯化锂中的一种或多种;所述金属盐的浓度为0.001g/mL-10g/mL;所述预锂化电极是由化学预锂化溶液对电极补锂得到;所述界面调控液对所述预锂化电极进行改性处理,所述界面调控液的金属盐与所述预锂化电极表面残留的所述化学预锂化溶液发生反应,在所述预锂化电极的表面生成含无机锂盐的固体电解质层;其中,所述无机锂盐的含量在5%-90%之间。
6.根据权利要求5所述的用于预锂化电极的界面调控液的制备方法,其特征在于,所述溶剂具体包括:甲基丙基醚、甲基丁基醚、甲基戊基醚、乙基丙基醚、乙基丁基醚、乙基戊基醚、丙基丁基醚、丙基戊基醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二甲基四氢呋喃、乙基四氢呋喃、二乙基四氢呋喃、苯基四氢呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二苯酯、碳酸二丁酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、三亚甲基碳酸酯、氯代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯或去离子水中的一种或多种;所述化学预锂化溶液包括:联苯锂-二甲基四氢呋喃溶液、联苯锂-四氢呋喃溶液、联苯锂-乙二醇二甲醚溶液、四甲基联苯锂-二甲基四氢呋喃溶液、四甲基联苯锂-四氢呋喃溶液、四甲基联苯锂-乙二醇二甲醚溶液、萘锂-二甲基四氢呋喃溶液、萘锂-四氢呋喃溶液、萘锂-乙二醇二甲醚溶液或液氨-锂溶液中的一种或多种;所述界面调控液还包括导电添加剂;所述导电添加剂具体包括:炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、碳纤维、碳量子点中的一种或多种;所述界面调控液还包括粘结剂;所述粘结剂具体包括:聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、丁苯橡胶、聚乙烯醇、聚丙烯酸丁脂、聚丙烯腈中的一种或多种;所述界面调控液还包括功能性填料;所述功能性填料具体包括:氮化硼、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化镁、氧化铍、氧化铝、氧化锌、氧化硅、金粉、银粉、铜粉、镍粉、铝粉中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的用于预锂化电极的界面调控液的制备方法,其特征在于,所述磁力搅拌的速度在50rpm-2000rpm之间,所述磁力搅拌的时间在1秒-48小时之间。
8.一种预锂化电极的界面调控方法,其特征在于,所述界面调控方法包括:在惰性气氛中,将预锂化电极与上述权利要求1-4任一所述的界面调控液相接触;将与所述界面调控液相接触后的所述预锂化电极进行自然晾干或烘干干燥,得到界面调控后的预锂化电极;所述界面调控后的预锂化电极具有对空气的稳定性。
9.根据权利要求8所述的预锂化电极的界面调控方法,其特征在于,所述接触的方式为浸泡静置接触;所述浸泡静置接触是在-40℃-200℃温度条件下进行接触反应,所述接触反应的时间在1秒-72小时之间;所述烘干干燥的温度在-10℃-300℃之间;所述预锂化电极的活性材料包括:磷酸铁锂、钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、富锂三元材料、镍锰酸锂、氟化铜、氟化钴、氟化亚钴、氟化铁、氟化亚铁、氟化锰、氟化镍、氟化锌、氟化铌、氯化钼、氯化铁、四氧化三铁、五氧化二钒、硫化镍、硫化钴、硫化硅、七硫化四磷、五硫化二磷、氧化铜、氧化锶、氧化钴、三氧化二铁、二氧化锰、二氧化钼、三氧化钼、钛酸锂、钒酸锂、硅碳复合材料、氧化亚硅碳复合材料、氧化亚硅、二氧化硅、天然石墨、人造石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维中的一种或多种。
10.一种锂电池,其特征在于,所述锂电池包含上述权利要求8所述的界面调控后的预锂化电极。



