前沿君从国知局了解到，比亚迪近日一件锂金属负极电池相关发明专利获得授权。
目前的锂电池负极材料，石墨是比较成熟的方案，比亚迪也不例外。
石墨的制造工艺成熟，运用广泛，但理论能量密度不高，仅为372mAh/g。随着技术的进步，使用石墨作为负极已经越来越逼近其材料的极限。
锂金属负极与硅负极一样，都是新的负极材料方案。其理论能量密度3860mAh/g，是石墨的10余倍，因此备受关注。
但锂金属负极在使用过程中，由于其电化学不稳定性，容易引起枝晶不可控生长和体积过分膨胀，造成电池短路、库伦效率低等问题。
目前研究较多的方向是采用锂负极保护层来解决上述问题。2019年，香港科技大学Francesco Ciucci教授通过使用FEC引入了在循环过程中原位生成的LiF保护层(J.Mater.Chem.A,2019,7,17995)，具有该保护层的锂电池具有较高的稳定性。但是，使用FEC作为添加剂时，FEC在循环过程中会被还原，与金属锂原位生成LiF。原位生成的LiF具有均匀且持续的保护效果，但由于其生成过程会消耗Li，因此电池的库伦效率仍然较低。
比亚迪针对此问题，于2020年3月申请了名为《金属锂负极及其制备方法和锂电池》的发明专利，此专利于近日获得授权。
专利中提出了一种含有保护层的锂金属负极材料及其制备方法，保护层由有机聚合物与无机颗粒组成，厚度约为1-15μm，还含有LiPF6、LiFSI等锂盐。
有机聚合物为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等，无机颗粒由内核、包覆内核的外壳构成。内核含有卤代锂盐，直径为10-20nm；外壳含有过渡金属氧化物，如氧化锌、氧化锰和氧化铁，以及氧化镁和氧化铝中的一种或几种，厚度为3-7nm。
使用专利中的材料制备的锂负极与三元正极材料组装成正极，其循环寿命有所提升。如上图所示，A~F组为采用本方案负极的实施例，其无机颗粒采用不同包覆面积，a~c为锂金属叠片电池。表格中的数据为0.5C，恒流充电至4.2V，再在0.5C恒流放电至3V获得。
可以看出使用专利中方案的电池的循环寿命有20%以上的提升，最高可达140圈。
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