(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111608657.2 (22)申请日 2021.12.24 (71)申请人 深圳市本征方程石墨烯技 术股份有 限公司 地址 518118 广东省深圳市坪 山新区坪山 街道大工业区锦绣西路2号 (72)发明人 刘剑洪　黄涛　熊伟　张黔玲　 黄少銮　熊威　陈文沛　陈超　 (74)专利代理 机构 深圳市君胜知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44268 代理人 刘芙蓉 (51)Int.Cl. H01M 4/1395(2010.01) H01M 4/134(2010.01) H01M 4/38(2006.01)H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 MXene基修饰层改性的无枝晶锂 金属负极及 其制备方法与锂金属电池 (57)摘要 本发明公开MXene基修饰层改性的无枝晶锂 金属负极及其制备方法与锂金属电池。 所述方法 包括步骤： 提供单体溶液， 其中单体为环醚； 将 MXene分散在所述单体 溶液中， 得到 悬浮液； 将引 发剂加入所述悬浮液； 将包含引发剂的悬浮液包 覆在锂金属负极表面， 进行原位聚合反应， 得到 MXene/聚合物修饰层改性的锂金属负极。 本发明 使用环醚作为聚合物单体， MXene作为内嵌修饰 物， 在引发剂的作用下， 环醚发生开环和分子间 的缩合反应， 最终在锂金属负极表 面原位形成了 一层MXene/聚合物修饰层， 克服了锂金属负极的 枝晶生长难以控制的局限性， 并优化了锂金属电 池的界面接 触。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 114361402 A 2022.04.15 CN 114361402 A 1.一种MX ene/聚合物修饰层改性的锂金属负极的制备 方法， 其特 征在于， 包括 步骤： 提供单体溶液， 其中单体为环醚； 将MXene分散在所述单体溶 液中， 得到悬浮液； 将引发剂加入所述悬浮液； 将包含引发剂的悬浮液包覆在锂金属负极表面， 进行原位聚合反应， 得到MXene/聚合 物修饰层改性的锂金属负极。 2.根据权利要求1所述的MXene/聚合物修饰层改性的锂金属负极的制备方法， 其特征 在于， 所述环醚为环氧乙烷， 环氧丙烷， 环丁二醚， 1,3 ‑二氧五环， 环氧丁二烯， 1,3 ‑二氧六 环中的至少一种。 3.根据权利要求1所述的MXene/聚合物修饰层改性的锂金属负极的制备方法， 其特征 在于， 所述单体溶液 由单体溶解于有机溶剂 中配制得到， 所述单体与有机溶剂的体积比为 1:0.5～2.5， 所述有机溶剂为乙二醇二甲醚， 乙二醇二乙醚， 碳酸乙烯酯， 碳酸二乙酯， 碳酸 丙烯酯中的至少一种。 4.根据权利要求1所述的MXene/聚合物修饰层改性的锂金属负极的制备方法， 其特征 在于， 所述MX ene为Ta2C， Ti2C， Nb2C， V2C， Cr2C， Mo3C2， Ti3C2中的至少一种。 5.根据权利要求1所述的MXene/聚合物修饰层改性的锂金属负极的制备方法， 其特征 在于， 所述MX ene占单体溶 液的质量比为2 ～10wt.％。 6.根据权利要求1所述的MXene/聚合物修饰层改性的锂金属负极的制备方法， 其特征 在于， 所述引发剂为偶氮二异丁腈， 偶氮二异庚腈， 六氟磷酸锂， 三氟甲磺酸铝， 二氯化铝， 二乙基氯化铝中的至少一种。 7.根据权利要求1所述的MXene/聚合物修饰层改性的锂金属负极的制备方法， 其特征 在于， 所述原位聚合反应的时间为1～8h， 所述原位聚合反应的温度为25～80℃。 8.根据权利要求1所述的MXene/聚合物修饰层改性的锂金属负极的制备方法， 其特征 在于， 所述MX ene/聚合物修饰层的厚度为5～10 μm。 9.一种MXene/聚合物修饰层 改性的锂金属负极， 其特征在于， 采用权利要求1～8任一 项所述的MX ene/聚合物修饰层改性的锂金属负极的制备 方法制备 得到。 10.一种锂金属电池， 其特征在于， 包括权利要求9所述的MXene/聚合物修饰层改性的 锂金属负极。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114361402 A 2MXene基修饰层改性的无枝晶锂金属负极及其制备方 法与锂 金属电池 技术领域 [0001]本发明涉及锂金属电池技术领域， 尤其涉及一种MXene/聚合物修饰层改性的无枝 晶锂金属负极及其制备 方法与锂金属电池。 背景技术 [0002]随着电动汽车和微电子技术的快速发展， 先进的储能技术不断被探索。 锂金属电 池被认为是下一代储能设备中最具潜力的高能量密度电池， 因为锂金属负极具有非常高的 理论容量(3860mAh·g‑1)和非常低的氧化还原电位( ‑3.04V vs标准氢电极)。 [0003]尽管具有这些优势， 但锂金属电池的实际应用仍面临一些棘手 的问题， 包括锂金 属与电解液的副反应、 锂枝晶的生长、 体积膨胀。 这些问题的本质是不稳定的SEI(solid   electrolyte  interphase)膜导致Li的不均匀扩散和沉积。 为了解决这些问题， 已经报道了 各种策略， 例如改性隔膜、 构建三维集流器、 引入人工SEI、 添加功能性电解质添加剂。 尽管 在均匀锂的成核和生长方面取得了一些突破， 但 开发简单有效的方法来解决上述问题仍然 存在很大的挑战。 [0004]与电化学生成的SEI膜相比， 构建稳定的人工SEI膜是更有效的方法去钝化锂金属 表面。 无机材料由于其高机械强度而被广泛用作锂 金属负极的保护层， 例如Li3PO3、 LiAlOx、 Li3N。 然而， 无机材料易碎， 柔韧 性较差， 在锂金属电池中， 无法适应锂金属负极在循环过程 中的体积膨胀， 导 致SEI膜破裂。 [0005]因此， 现有技 术还有待于改进和发展。 发明内容 [0006]鉴于上述现有技术的不足， 本发明的目的在于提供一种MXene/聚合物修饰层改性 的无枝晶锂金属负极及其制备方法与锂金属电池， 旨在解决现有无机材料构建的SEI膜无 法适应锂金属负极在循环过程中的体积膨胀， 导致S EI膜破裂， 不能有效保护锂 金属负极的 问题。 [0007]本发明的技 术方案如下： [0008]一种MXene/聚合物修饰层改性的锂金属负极的制备 方法， 其中， 包括 步骤： [0009]提供单体溶液， 其中单体为环醚； [0010]将MXene分散在所述单体溶 液中， 得到悬浮液； [0011]将引发剂加入所述悬浮液； [0012]将包含引发剂的悬浮液包覆在锂金属负极表面， 进行原位聚合反应， 得到MXene/ 聚合物修饰层改性的锂金属负极。 [0013]可选地， 所述环醚为环氧乙烷， 环氧丙烷， 环丁二醚， 1,3 ‑二氧五环(DOL)， 环氧丁 二烯， 1,3 ‑二氧六环中的至少一种。 [0014]可选地， 所述单体溶液由单体溶解于有机溶剂中配制得到， 所述单体与有机溶剂说　明　书 1/5 页 3 CN 114361402 A 3