【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于能源材料領域，更具體地，涉及一種鋰金屬電池鋰金屬負極的制備方法及其產物與應用。
技術介紹
1、鋰離子電池由于具有高能量密度高、高功率密度、長循環壽命等眾多優點，被廣泛地用于移動電子產品、電動汽車和儲能電站。超薄鋰負極可以提高鋰負極的利用率，進一步提高鋰電池能量密度。目前，制備超薄鋰的常見工業技術包括機械軋制法、蒸鍍法和電化學沉積法：由于金屬鋰的粘性和機械剪裁性差導致物理機械軋制法的操作難度大，并且需要精密的儀器和復雜的操作，生產成本高；蒸鍍法只能蒸鍍超薄厚度(一般小于1μm)，難以制備合適厚度的薄鋰(比如<30μm)；電化學沉積法在導電襯底上制備薄鋰的厚度、均勻性受到電解液和操作參數的影響，尤其是采用傳統高鋰鹽含量電解液(鋰鹽濃度往往不低于1mol/l)成本高，容易存在鋰鹽的殘留，對電極材料后續穩定性和反應動力學造成負面影響，因而需要復雜的后處理(如，大量純溶劑多次清洗殘留鋰鹽、烘干去除溶劑、對處理液的收集和處理等；同時還需要關注使用大量溶劑時的安全管理)對殘留電解液進行清除，并且使用傳統電解液的電化學沉積制備鋰金屬電極存在鋰金屬的沉積不致密(高孔隙率)和機械穩定性差(易剝離)等問題，難以實現實用化。因此，缺少成本效益高、操作簡單、可控和便于工業大規模利用的制備薄鋰的方法。
技術實現思路
1、針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本專利技術的目的在于提供一種鋰金屬電池鋰金屬負極的制備方法及其產物與應用，其中通過對電沉積過程的整體工藝流程設計、工藝參數條件的設置等進行
2、為實現上述目的，按照本專利技術的一個方面，提供了一種鋰金屬電池鋰金屬負極的制備方法，其特征在于，該方法是使用導電襯底為工作電極，使用含鋰物質組成的電極為對電極，在純溶劑或低鹽溶液中對工作電極進行電沉積，相應得到的工作電極即鋰金屬負極；
3、其中，所述純溶劑為有機溶劑，不含水、且不含電解質；
4、所述低鹽溶液是向所述純溶劑中加入非鋰鹽和/或鋰鹽得到的；并且，所述低鹽溶液中所含有的鋰離子濃度不超過200mmol/l。
5、作為本專利技術的進一步優選，所述電沉積采用的電流密度為0.01μa-10ma/cm2，所處溫度為-100℃～100℃。
6、作為本專利技術的進一步優選，所述鋰金屬負極中電沉積形成的鋰金屬的厚度為50nm-50μm。
7、作為本專利技術的進一步優選，所述純溶劑包括酯類溶劑、醚類溶劑、砜類溶劑、其它有機溶劑中的至少一種；
8、其中，所述酯類溶劑選自：碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸丙烯酯(pc)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸亞乙烯酯(vc)、甲酸甲酯(mf)、乙酸甲酯(ma)、乙酸乙酯(ea)、丙酸甲酯(mp)、碳酸丁烯酯(bc)、碳酸乙丁酯(bec)、1,2-二甲基乙烯碳酸酯(1,2-bc)、碳酸甲丁酯(bmc)、碳酸二丁酯(dbc)、氯代乙烯碳酸酯(clec)、三氟甲基碳酸乙烯酯(cf3-ec)、碳酸二正丙酯(dpc)、碳酸二異丙酯(dipc)、碳酸乙丙酯(epc)、碳酸乙異丙酯(eipc)、碳酸甲丙酯(mpc)、碳酸甲異丙酯(mipc)；
9、所述醚類溶劑選自：乙二醇二甲醚(dme)、四氫呋喃(thf)、1,3-二氧戊烷(dol)、二乙氧基乙烷(dee)、2-甲基四氫呋喃(methf)、二乙二醇二甲醚(dgm)、三乙二醇二甲醚(tgm)、四乙二醇二甲醚(tegm)；
10、所述砜類溶劑選自：環丁砜(sl)、二甲基亞砜(dmso)；
11、所述其它有機溶劑選自：乙腈(can)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、甲乙酮(mek)、吡啶(py)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、丙酮(dmk)。
12、作為本專利技術的進一步優選，所述鋰鹽選自烷基鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙二氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、二氟雙草酸磷酸鋰、硝酸鋰、氟化鋰、氮化鋰、氧化鋰、碳酸鋰、氫氧化鋰、氫化鋰、芳基鋰、胺基鋰；
13、所述非鋰鹽為非鋰的離子化合物。
14、作為本專利技術的進一步優選，所述含鋰物質為單質金屬鋰和含鋰化合物中的至少一種；
15、優選的，所述含鋰化合物為鋰合金、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、鎳錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、富鋰錳、釩酸鋰、氧化鋰、過氧化鋰、氫氧化鋰、碳酸鋰、氟化鋰、氮化鋰、氯化鋰、氫化鋰、芳基鋰、胺基鋰的一種或多種；其中，所述鋰合金中的合金成分除了鋰元素外，還包括鈉、鎂、錫、銀、鋁、鋅、硼、硅、碳元素的一種或多種。
16、作為本專利技術的進一步優選，所述導電襯底為銅、碳、鈦、不銹鋼電極的至少一種；
17、優選的，所述導電襯底還預先經過了無機修飾和/或有機修飾；其中，所述無機修飾具體為修飾金、銀、錫、二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋁、氧化鋅或碳納米管，所述有機修飾具體為修飾聚丙烯酸、聚偏二氟乙烯、聚乙二醇或聚氧化乙烯。
18、按照本專利技術的另一方面，本專利技術提供了上述制備方法制得的鋰金屬負極。
19、按照本專利技術的又一方面，本專利技術提供了上述鋰金屬負極在鋰電池中的應用。
20、通過本專利技術所構思的以上技術方案，與現有技術相比，能夠取得以下
21、有益效果：
22、(1)本專利技術采用純溶劑或低鹽溶液進行電化學沉積鋰，有工藝簡單、便于操作的優點。傳統電沉積過程采用高鋰鹽含量電解液(鋰鹽+溶劑，鋰鹽的濃度往往不低于1mol/l)。在本領域中，技術人員往往認為純溶劑中因不含有自由離子而無法進行電沉積鋰。而本專利技術利用含鋰物質與有機溶劑自發反應形成微量導鋰物質，從而實現金屬鋰沉積反應。例如，由于鋰金屬和鋰合金的低電位特性和高反應活性，鋰金屬會自發的與有機溶劑發生反應，生成微量富有機基團的具有傳導鋰離子特性的物質，成分包括烷基碳酸鋰(roco2li，r為含或不含f、cl、p、n、b元素的烷基基團)、烷基鋰(roli)、含鋰無機物(氧化鋰、氫氧化鋰、碳酸鋰、氟化鋰)和非導電聚合物的一種或多種。而對于含鋰化合物，含鋰化合物可以微溶于溶劑中形成導鋰物質，例如，含鋰化合物(鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、鎳錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、富鋰錳、釩酸鋰)會部分溶解于溶劑，并且表面存在的殘堿(如碳酸鋰、氫氧化鋰、硫酸鋰)也會部分溶解于溶劑形成導鋰物質；含鋰化合物(氧化鋰、過氧化鋰、氫氧化鋰、碳酸鋰、氟化鋰、氮化鋰、氯化鋰、氫化鋰、芳基鋰、胺基鋰)也可以部分溶解于溶劑形成導鋰物質。相較于現本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鋰金屬電池鋰金屬負極的制備方法，其特征在于，該方法是使用導電襯底為工作電極，使用含鋰物質組成的電極為對電極，在純溶劑或低鹽溶液中對工作電極進行電沉積，相應得到的工作電極即鋰金屬負極；
2.如權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述電沉積采用的電流密度為0.01μA-10mA/cm2，所處溫度為-100℃～100℃。
3.如權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述鋰金屬負極中電沉積形成的鋰金屬的厚度為50nm-50μm。
4.如權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述純溶劑包括酯類溶劑、醚類溶劑、砜類溶劑、其它有機溶劑中的至少一種；
5.如權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述鋰鹽選自烷基鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙二氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、二氟雙草酸磷酸鋰、硝酸鋰、氟化鋰、氮化鋰、氧化鋰、碳酸鋰、氫氧化鋰、氫化鋰、芳基鋰、胺基鋰；
6.如權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述含鋰物質為單質金屬鋰和含鋰化合物中的至少一種；
7.如權利要求1所述制
8.利用如權利要求1－7任意一項所述制備方法制得的鋰金屬負極。
9.如權利要求8所述鋰金屬負極在鋰電池中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種鋰金屬電池鋰金屬負極的制備方法，其特征在于，該方法是使用導電襯底為工作電極，使用含鋰物質組成的電極為對電極，在純溶劑或低鹽溶液中對工作電極進行電沉積，相應得到的工作電極即鋰金屬負極；
2.如權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述電沉積采用的電流密度為0.01μa-10ma/cm2，所處溫度為-100℃～100℃。
3.如權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述鋰金屬負極中電沉積形成的鋰金屬的厚度為50nm-50μm。
4.如權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述純溶劑包括酯類溶劑、醚類溶劑、砜類溶劑、其它有機溶劑中的至少一種；
5.如...
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