一种锂金属电池的制作方法

本发明涉及二次电池，具体涉及一种锂金属电池。

背景技术：

1、近年来，纯电动汽车、混合动力汽车以及无人机等进入了快速发展和普及的阶段，研究和开发出相应的能够相匹配的高安全性储能设备成为亟需攻克的技术难题之一。锂金属液态电池、全固态电池、锂空气电池都有望提供比目前的锂离子电池更优质的能量储存解决方案，而这些电池的一个共同特点是都利用了锂金属负极的高能量密度(3800mah/g)的特性。锂金属负极易于产生锂枝晶，刺穿隔膜，接通正、负极，导致电池短路而使电池失效，锂枝晶的形成还会破坏负极界面，导致更多副反应的产生，恶化电池性能。

2、现有技术解决锂金属电池锂枝晶问题，主要有以下4种方式：(1)在锂金属表面构筑人造sei膜(如lif、li3n、li3po4等)；(2)采用有机或无机固态电解质作为锂表面修饰层；(3)采用高浓度锂盐电解液；(4)采用电解液添加剂。但是，采用方法(1)、方法(2)和方法(3)，相对成本较高，且达不到预期效果，方法(4)是当时主流方法。

3、专利cn112820940a公布了一款有效的锂金属表面成膜添加剂2-氟-3-吡啶硼酸，该成膜添加剂确实可在锂金属表面形成sei膜，但所成膜的质量受锂金属负极界面及充放电过程中界面的电流密度分布影响较大，很难形成均一致密的sei膜，且所形成的sei膜强度不大，最终还会促进锂枝晶的形成。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种锂金属电池，通过在锂金属电池的电解液中加入硬度较低金属的硝酸盐，硬度较低金属与锂金属一起在负极表面沉积，可软化锂金属，抑制锂枝晶的形成，同时no3-的引入，能改变li+溶剂化结构，促进li+的有效去溶剂化，优化锂金属在负极沉积的界面，从而进一步降低锂枝晶的产生，提高电池循环性能。

2、为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供一种锂金属电池，包括正极片、负极片和非水电解液，其特征在于：所述非水电解液包括锂盐、溶剂和添加剂，所述添加剂包括金属硝酸盐，所述金属硝酸盐中的金属的莫氏硬度小于0.6。

4、在一些可能的实现方式中，所述莫氏硬度小于0.6的金属包括钠、钾、铷或铯。

5、在一些可能的实现方式中，所述金属硝酸盐选自nano3、kno3、rbno3和csno3中的一种或多种。

6、在一些可能的实现方式中，所述金属硝酸盐的添加量为所述非水电解液总质量的0.01％～10％。

7、在一些可能的实现方式中，所述金属硝酸盐的添加量为所述非水电解液总质量的0.1％～1％。

8、在一些可能的实现方式中，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氟二草酸磷酸锂中的一种或多种。

9、在一些可能的实现方式中，所述锂盐在所述非水电解液中的浓度为0.1m～0.4m。

10、在一些可能的实现方式中，所述溶剂包括碳酸酯类、羧酸酯类、醚类、砜类、腈类、氟代碳酸酯类、氟代羧酸酯类、氟代醚类和氟代砜类中的一种或多种。

11、在一些可能的实现方式中，所述溶剂包括碳酸酯类和醚类溶剂。

12、在一些可能的实现方式中，所述正极片包括正极活性材料，所述正极活性材料选自锰酸锂正极材料、钴酸锂正极材料、镍酸锂正极材料、富锂锰基正极材料、三元正极材料、磷酸铁锂正极材料、磷酸锰铁锂正极材料及其改性物中的一种或多种。

13、在一些可能的实现方式中，所述负极片包括金属锂、锂合金、锂金属氧化物和锂金属氮化物中的一种或多种。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

15、本申请通过在锂金属电池的电解液中加入硬度较低金属的硝酸盐，硬度较低的金属与锂金属一起在负极表面沉积，可软化锂金属，抑制锂枝晶的形成，同时no3-的引入，能改变li+溶剂化结构，促进li+的有效去溶剂化，优化锂金属在负极沉积的界面，从而进一步降低锂枝晶的产生，提高电池循环性能。

技术特征：

1.一种锂金属电池，包括正极片、负极片和非水电解液，其特征在于：所述非水电解液包括锂盐、溶剂和添加剂，所述添加剂包括金属硝酸盐，所述金属硝酸盐中的金属的莫氏硬度小于0.6。

2.根据权利要求1所述的锂金属电池，其特征在于，所述莫氏硬度小于0.6的金属包括钠、钾、铷或铯。

3.根据权利要求1所述的锂金属电池，其特征在于，所述金属硝酸盐选自nano3、kno3、rbno3和csno3中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的锂金属电池，其特征在于，所述金属硝酸盐的添加量为所述非水电解液总质量的0.01％～10％。

5.根据权利要求4所述的锂金属电池，其特征在于，所述金属硝酸盐的添加量为所述非水电解液总质量的0.1％～1％。

6.根据权利要求1所述的锂金属电池，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氟二草酸磷酸锂中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的锂金属电池，其特征在于，所述锂盐在所述非水电解液中的浓度为0.1m～0.4m。

8.根据权利要求1所述的锂金属电池，其特征在于，所述溶剂包括碳酸酯类、羧酸酯类、醚类、砜类、腈类、氟代碳酸酯类、氟代羧酸酯类、氟代醚类和氟代砜类中的一种或多种；优选地，所述溶剂包括碳酸酯类和醚类。

9.根据权利要求1所述的锂金属电池，其特征在于，所述正极片包括正极活性材料，所述正极活性材料选自锰酸锂正极材料、钴酸锂正极材料、镍酸锂正极材料、富锂锰基正极材料、三元正极材料、磷酸铁锂正极材料、磷酸锰铁锂正极材料及其改性物中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的锂金属电池，其特征在于，所述负极片包括金属锂、锂合金、锂金属氧化物和锂金属氮化物中的一种或多种。

技术总结本发明涉及一种锂金属电池，包括正极片、负极片和非水电解液。所述非水电解液包括锂盐、溶剂和添加剂，所述添加剂包括金属硝酸盐，所述金属硝酸盐中的金属的莫氏硬度小于0.6。本发明通过添加硬度较低金属的硝酸盐，与锂金属一起在负极表面沉积，可以软化锂金属，抑制锂枝晶的形成，同时NO<subgt;3</subgt;<supgt;‑</supgt;的引入，能改变Li<supgt;+</supgt;溶剂化结构，促进Li<supgt;+</supgt;的有效去溶剂化，从而优化锂金属在负极沉积的界面，进一步降低锂枝晶的产生，提高电池循环性能。技术研发人员：张建飞,卢书娟,王敏受保护的技术使用者：江苏正力新能电池技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29