CN103415953A - 锂-空气电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种经过改良的锂-空气电池。该电池包括由电解质隔开的一个负电极和一个正电极，其中该负电极由选自锂和锂合金的金属材料的一个膜组成，该正电极包括在集电体上的一个多孔碳材料的膜，并且该电解质是锂盐在溶剂中的溶液。该电池的特征在于该负电极的与该电解质相对的表面具有一个包含Li2S、Li2S2O4、Li2O以及Li2CO3的钝化层，该钝化层在其与该电解质接触的表面上更富含硫化合物。该电池是借助一种由以下步骤组成的方法而获得的：制造该正电极、该电解质、以及用于形成该负电极的金属材料的一个膜；并且组装该正电极、该电解质、以及该金属材料的膜。该方法的特征在于它包括在该金属材料的膜与该正电极和该电解质一起组装之前或之后使该金属材料的膜经历一种包含SO2的气态氛围的一个步骤。

Description

锂-空气电池
本发明涉及一种用于制备锂-空气电池的工艺和所获得的电池。
技术现状
“锂-空气”电池是包括由一种电解质隔开的负电极和正电极的一种电池。每一个电极呈一个薄膜形式。该负电极一般由选自锂和锂合金的一个金属膜构成。该正电极包括多孔碳和任选地的一种催化剂。“锂-空气”电池通过空气中的氧化物（充当该正电极的活性物质）和该负电极的锂之间的反应来工作。该电解质可以是一种固体-聚合物电解质、一种浸渍着隔离物的液体电解质或一种陶瓷。锂-空气电池基于以下反应来工作，这些反应发生在该正电极处：
Figure BDA00003588277000011
锂-空气电池因此理想地适于在环境介质中在与空气接触的情况下工作。
在锂-空气电池的第一次放电期间，该正电极处的反应为O2+2e-→O2 2-和2Li++O2 2-→Li2O2，这些反应受益于电极材料中存在催化剂（特别是MnO2）。同时，该负电极处的反应为2Li→2Li++2e-。
当锂-空气电池工作时，在该负电极的面向形成该电解质的膜的表面上形成一个钝化层。这个钝化层基本上由Li2O、LiOH和Li2CO3构成。这个层的有利作用在于限制该负电极上形成树状晶体，其中树状晶体可能刺穿形成该电解质的膜。然而，这个钝化层的厚度在连续循环期间增加，这就导致电池容量随时间损失。
发明内容
本发明的一个目标在于提供一种容量损失低于现有技术的锂-空气电池的锂-空气电池和一种用于制备所述电池的工艺。
根据本发明称为锂-空气电池的电池包括由一种电解质隔开的一个负电极和一个正电极。该负电极是由选自锂和锂合金的一个金属材料的膜构成。该正电极包括在集电体上的一个多孔碳材料的膜，并且该电解质是锂盐在溶剂中的一种溶液。其特征在于该负电极的面向该电解质的表面携带一个钝化层，该钝化层基本上包含Li2S和/或Li2S2O4和任选地存在的Li2O和Li2CO3，并且硫含量在所述钝化层的厚度中从与该金属材料的膜接触的面向着与该电解质接触的面增加。
通过TEM分析观察到存在S。通过XPS分析观察到可任选地存在Li2O和Li2CO3。
本发明的用于制备包括由一种电解质隔开的一个负电极和一个正电极的一种电池的工艺（其中该负电极是由选自锂和锂合金的一个金属材料的膜构成，该正电极包括在集电体上的一个多孔碳材料的膜并且该电解质是锂盐在溶剂中的一种溶液）是制备该正电极、该电解质和欲形成该负电极的一个金属材料的膜；和组装该正电极、该电解质和该金属材料的膜。其特征在于它包括一个步骤，该步骤是使该金属材料的膜经历一种包含SO2的气态氛围。
本发明的具体描述
在根据本发明的一种锂-空气电池中，使用一种由锂或包含至少90质量%锂的锂合金构成的金属材料的膜来制备该负电极。所述金属材料的膜优选具有在10与500μm之间的厚度。该锂合金可以是例如Li-Al、Li-Mg、Li-Al-Mg、Li-Zn或Li-Si合金或氮化锂。
在利用SO2处理之后，该锂或锂合金膜在它的表面上携带一个钝化层，该钝化层基本上包含Li2S和/或Li2S2O4和任选地存在的Li2O和Li2CO3，并且硫含量在所述钝化层的厚度中从与该金属材料的膜接触的面向着与该电解质接触的面增加。
处理欲形成根据本发明的一种锂-空气电池的负电极的金属材料的膜是通过放置该金属材料的膜与包含SO2的气体混合物接触来进行。所述气态氛围基本上包含SO2，其余是由惰性气体、确切地说是氮气构成。优选的是，围绕待处理的金属材料的膜的气态氛围包含至少0.1cm3SO2/cm2待处理金属（锂或锂合金）的表面积，它应被理解为SO2与锂的反应速率随所述氛围中的SO2含量而增加。1到10cm3/cm2金属的含量是特别有利的。
金属材料是在0℃与120℃之间的温度下利用SO2处理。它有利地是在室温、确切地说是从15℃到30℃下实施。
维持该金属材料与该包含SO2的气态混合物之间的接触足够长久以便获得一个具有1nm到1μm的厚度的钝化层。这个持续时间基本上取决于进行该反应的温度和该气态混合物的SO2含量。当SO2含量和温度已确定时，确定该持续时间在本领域的普通技术人员力所能及的范围内。
在一个第一实施例中，欲形成根据本发明的该锂-空气电池的负电极的金属材料的膜在与该电池的其他组件一起被组装之前利用SO2加以处理。然后在无水外壳中处理该膜，并且在处理之后所获得的膜必须在无水氛围中存储和处理（特别是在电池组装期间）。
在一个第二实施例中，在该金属材料的膜与该正电极和该电解质一起被组装之后利用SO2对它加以处理。在这个第二实施例中，组装一个金属材料的膜、一个电解质的膜和该正电极，将该组件放在包括供电流输入和输出的装置以及用于引入气态氛围的装置的囊中，将该囊密封，并且向其中注入包含SO2的气态混合物并维持。接下来，断开该用于引入该气态混合物的装置并且再次将该囊密封。
该囊可以是由包括交替的多个塑料膜和多个金属膜的片材构成的称为“金属-塑料”囊的软囊。对于称为“纽扣电池”的电池，该囊为金属胶囊，该金属胶囊包括：首先，一个底部，该底部具有多个穿孔并且与周边联合形成正极；和其次，一个盖子，该盖子形成负极。
根据一个第三实施例，从一个金属材料的膜、一个形成电解质的膜和一个形成正电极的膜，通过使所述膜送入到组装它们的装置中的包含SO2的气态氛围中和所述装置的入口处来开发出一个连续电池。由此在该金属材料的膜与该形成正电极的膜和该形成电解质的膜组装之前和期间处理该金属材料的膜。通过在SO2氛围下共同辊轧进行的工艺特别有益于组装该连续电池的组成零件。在这个程序中，辊轧该金属材料的膜以达到它的最终厚度，使它在该轧机的出口处经历SO2氛围，然后在SO2氛围中将它与该形成电解质的膜和该形成正电极的膜共同辊轧。当欲形成负电极的金属材料是锂时，这个程序是特别有利的。锂对氧气高度敏感，使得很难获得并保存“急剧”缺乏钝化层的锂膜。锂膜在它的表面上携带一个称为“天然”钝化层的钝化层，该钝化层基本上由Li2O、Li2CO3和任选地存在的LiOH构成，这个钝化层对使用该锂膜作为负电极的电池的容量具有有害作用。辊轧包括一个“天然”钝化层的锂膜具有去除所述钝化层的作用。当在SO2氛围中进行辊轧时，或当经过辊轧的锂膜在离开该轧机时立即进入SO2氛围时，硫化合物Li2S和Li2SO4阻止或至少实质上限制经过辊轧的锂膜的表面上形成Li2O或Li2CO3形式。在所有情况下，同与该电解质接触的面相比，该钝化层的与该锂膜接触的面较少富含硫化合物。一种工艺是通过在SO2氛围下共同辊轧来组装该负电极膜、该电解质膜和该正电极膜，因此是特别有利的，特别是当阳极膜是锂膜时。
在上文所描述的不同的实施例中，所获得的电池随时可工作。
根据本发明的一种锂-空气电池的正电极是由沉积在集电体上的一种多孔材料构成，所述多孔材料包括碳，该碳具有高比表面积，优选大于10m2/g，更具体地说大于1000m2/g。确切地说，可以使用作为Ketjen
Figure BDA00003588277000041
或
Figure BDA00003588277000042
Black销售的碳黑。
该正电极的材料可进一步包含一种聚合物粘合剂。该粘合剂可以是选自可用作电解质溶剂的聚合物的溶剂化聚合物，例如环氧乙烷均聚物和环氧乙烷共聚物。该粘合剂还可以是非溶剂化聚合物，例如苯乙烯丁二烯共聚物；或氟化聚合物，如聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚六氟丙烯（HPP）、PVDF-HFP共聚物或聚四氟乙烯（PTFE）。
该多孔材料还可以包含电子导电剂，该电子导电剂可以是电子导电率高于用于正电极基质的多孔碳的电子导电率的碳材料。这种电子导电剂可以选自天然或合成石墨、碳纳米管、碳纤维，特别是称为
Figure BDA00003588277000043
的纤维。
优选的是，当制备该多孔材料以便制备该正电极时，将可以催化O2→O2 2-反应的化合物加入到碳中。作为催化剂的一个实例，可以引用金属氧化物，特别是MnO2、CoO2、V2O5；和金属，特别是Pd、Pt和Rh；或其混合物。
欲形成锂-空气电池的正电极的材料包含从60%到99%的具有高比表面积的碳材料；从0到25%的聚合物粘合剂；从0到10%的电子导电剂。所述材料进一步优选地包含从0.1%到10%的催化剂。
根据本发明的一种锂-空气电池的电解质是由锂盐在通过加入一种聚合物而任选地胶凝的液体溶剂中或任选地塑化的聚合物溶剂中的溶液构成。
用于该电解质的锂盐可以选自锂电池和使用锂离子的电池中常用的锂盐。作为实例，可以引用以下各物：具有不定域电荷的阴离子的锂盐，该阴离子是选自由阴离子Br-、ClO4 -和AsF6 -以及对应于化学式RFSO3 -、(RFSO2)2N-、(RFSO2)3C-、C6H(6-x)(CO(CF3SO2)2C-)x或C6H(6-x)(SO2(CF3SO2)2C-)x之一的阴离子构成的群组，其中1≤x≤4并且RF表示F、优选地具有从1到5个碳原子的全氟烷基或优选地具有从5到12个碳原子的全氟芳基。确切地说，可以引用(FSO2)2N-Li+、(CF3SO2)2N-Li+和CF3SO3 -Li+。
液体电解质是通过将该锂盐溶解于可以是极性非质子溶剂或离子液体的液体溶剂中而获得。在这种情况下，优选使用被该液体电解质浸渍的多孔隔离物。在常规方式中，该隔离物可以是聚乙烯或聚丙烯膜。
该极性非质子溶剂特别可以选自由直链醚和环醚、酯、腈、硝酸盐衍生物、酰胺、砜、环丁砜、烷基磺酰胺和部分卤化的烃构成的群组。特别优选的溶剂是乙醚、二甲氧基乙烷、乙二醇二甲醚、四氢呋喃、二氧杂环己烷、二甲基-四氢呋喃、甲酸甲酯或甲酸乙酯、碳酸丙二酯或碳酸乙二酯、碳酸烷基酯（特别是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲丙酯）、丁内酯、乙腈、苯甲腈、硝基甲烷、硝基苯、二甲基甲酰胺、二乙基-甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲砜、四亚甲基砜和具有从5到10个碳原子的四烷基磺酰胺。
该液体溶剂可以由离子液体构成。离子液体应理解为一种仅包含多个阴离子和多个阳离子（它们的电荷相抵消）并且在该电池的工作温度下为液体的化合物。特别可以引用具有以下各物的盐：
-一个铵、膦、硫、碘、吡啶、吡唑、乙脒、噁唑、噻唑、吡咯烷、哌啶、咪唑或胍阳离子；和
-一个选自以下各物的阴离子：
*Cl、Br、I、N(CN)2 -、C(CN)3 -、[(C2O4)2B]-阴离子；
*携带至少一个烷基或全氟烷基的磺酸根、亚磺酸根、亚膦酸根或膦酸根阴离子；
*BF4 -和PF6 -阴离子，其中至少一个F原子任选地经氟烷基置换；
*碳酸氟烷基酯、磺酸氟烷基酯、双(氟磺酰基)酰亚胺、双(三氟烷基磺酰基)酰亚胺、双(三氟烷基磺酰基)甲基化物、三(三氟烷基磺酰基)甲基化物以及来源于全氟烷基丙二腈的阴离子。
疏水性离子液体是特别优选的。作为实例，可以引用以下化合物：
-1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺（EMI-TFSI）；
-吡啶鎓氟磺酰基酰亚胺；
-N-丁基-N-甲基吡咯烷鎓双(氟磺酰基)酰亚胺（PYR14FSI）；
-N-丙基-N-甲基吡咯烷鎓双(氟磺酰基)酰亚胺（PYR13FSI）；
-N-丁基-N-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺（PYR14TFSI）；
-N-丙基-N-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺（PYR13TFSI）；
-1-辛基吡啶鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺[OPYR]+-TFSI-；
-1-辛基-2-甲基吡啶鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺[2MOPYR]+-TFSI-；
-1-辛基-4-甲基吡啶鎓双(三氟-甲烷磺酰基)酰亚胺[4MOPYR]+-TFSI-。
该液体电解质优选为一种锂盐含量为从0.1到2.5mol/L的溶液。
聚合物电解质可以通过将该锂盐溶解于一种溶剂化聚合物中来获得。
该溶剂化聚合物可以是一种携带或不携带多个接枝离子基的交联或不交联的聚合物。溶剂化聚合物是一种包含多个重现溶剂化单元的聚合物，这些溶剂化单元包含至少一个选自硫、氧、氮以及氟的杂原子。作为溶剂化聚合物的实例，可以引用以下各物：具有直链、梳状或嵌段结构的形成网状结构或不形成网状结构的基于聚氧化乙烯的聚醚；或包含环氧乙烷或环氧丙烷或烯丙基缩水甘油醚单元的共聚物；聚磷腈；被异氰酸酯交联的基于聚乙二醇的交联网状结构；或通过聚缩合获得并且携带多个允许併入多个可以交联的基团的基团的网状结构。还可以引用一些嵌段携带具有氧化还原性质的官能团的嵌段共聚物。当然，以上清单不具限制性，并且可以使用具有溶剂化性质的所有聚合物。聚醚是特别优选的。
在一种聚合物电解质中，优选地选择锂盐的比例以使得“溶剂化单元/Li原子”摩尔比在10与40之间，应理解“溶剂化单元”表示如先前所定义的包含至少一个选自硫、氧、氮以及氟的杂原子的重现溶剂化单元。当该溶剂化聚合物是聚氧化乙烯时，O/Li摩尔比优选地在10与40之间。
该电解质中存在溶剂化聚合物会显著限制阳极的锂与水的反应（即，LiOH形成），该水应来自例如围绕该锂-空气电池的氛围并且为它的工作提供必需的氧。
该聚合物可以通过加入选自可用于制备液体电解质的那些液体溶剂的液体溶剂而任选地被塑化。当该聚合物电解质包含一种充当塑化剂的液体溶剂时，该液体溶剂含量优选地小于10质量%。
锂电池的电解质中存在疏水性离子液体作为主要溶剂或作为用于聚合物溶剂的塑化剂将阻止水接触金属锂。聚合物/离子液体组合防止金属锂转化成LiOH、Li2O或Li2CO3。这种性质转变为初始阻抗大幅降低、初始容量增加和循环期间的容量保持，而与电池是在干燥空气氛围中或是在潮湿空气氛围中工作的事实无关。
该电解质的溶剂可以进一步由一种选自上文引用的多种非质子液体溶剂的非质子液体溶剂和一种包含多个含至少一个选自硫、氮、氧以及氟的杂原子的单元的极性聚合物的混合物构成。作为该极性聚合物的一个实例，可以引用多种主要包含多个来源于丙烯腈、偏二氟乙烯、N-乙烯吡咯烷酮或甲基丙烯酸甲酯的单元的聚合物。该溶剂中的非质子液体的比例可以从1%（对应于一种塑化聚合物）到99%（对应于一种胶凝液体）变化。
聚合物电解质凝胶优选地由至少75质量%的一种锂盐于一种液体溶剂中的一种溶液和至多25质量%的聚合物构成，并且该液体溶剂中的盐溶液具有在0.1M与2.5M/L之间的盐含量。
在一个优选实施例中，根据本发明的电池的电解质是一种锂盐在一种溶剂化聚合物中的一种固溶体。具有3或4个分支的聚醚是特别优选的溶剂化聚合物。该聚合物的摩尔质量不重要。优选的是，选择摩尔质量在1000与106之间，例如为约10000的一种聚合物。
溶剂为一种溶剂化聚合物的电解质中存在离子液体会降低总阻抗、增加初始容量并且在空气氛围中进行的电池工作期间维持该容量。加入疏水性离子液体将增加初始容量并且在即使在潮湿空气存在下进行的工作期间也维持该容量。
向该聚合物电解质中加入无机氧化物将改良该电解质的机械性质和它的离子导电率，特别是当氧化物含量小于10质量%时。加入氧化物对阻抗或容量不具有消极作用。
根据本发明的锂-空气电池的电解质可进一步由一种陶瓷，例如NaSiCoN、LiSiCoN、(Li2S-P2S5)、Li2P3O12或(Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3-0.05Li2O)构成。
当该电解质是一种陶瓷时，或当该电解质的溶剂是一种无水聚合物时，优选使该电池经历一个第一循环，在此期间该钝化膜稳定化。
实例
使用以下多个实例更详细地说明本发明，然而本发明不限于这些实例。
实例1
利用SO2处理锂
藉由辊轧一个由FMC公司（美国）提供的250μm锂膜来制备一个厚度为38μm的锂膜。
然后从通过辊轧获得的锂膜中获取一个3cm2样品，并且将它放入一个“金属-塑料”囊中，该囊然后在真空下密封。使用一个注射器将10cm3SO2引入到经过密封的囊中，并且使它接触一小时。然后将该“金属-塑料”囊放在一个手套箱中的一种氦气氛围中，从其中抽出该锂膜并且与一种电解质一起组装如下：
锂/电解质/锂。
所使用的电解质是在碳酸乙酯（EC）与碳酸二乙酯（DEC）的一种50/50混合物（以体积计）中的1M LiPF6溶液。
在组装之后，间歇性地测量阻抗持续256小时。总阻抗（它是由欧姆电阻、界面电阻和扩散电阻产生）为1000Ω。
利用SO2使通过辊轧获得的锂膜的另一样品经历相同处理。对经过SO2处理的样品的XPS分析显示该锂膜携带一个包含Li2O和Li2CO3的钝化层。通过TEM分析显示该钝化层中存在Li2S和Li2S2O4。
实例2（比较）
利用具有55%湿度水平的空气处理锂
再现来自实例1的程序，但以向该“金属-塑料”囊中注入10cm3具有55%湿度水平的空气代替10cm3SO2。
用与实例1中相同的方式测量的总阻抗为4000Ω，即，是经过SO2处理的样品的总阻抗的四倍。这个较高值是由于Li与空气湿度之间的反应，该反应形成LiOH和Li2O。
实例3到10
使用一种锂膜作为一种锂电池的一个阳极
已经通过将以下组件组装在包括一个具有多个穿孔并且与周边联合形成正极的底部和一个形成负极的盖子的金属胶囊中而制备了若干种“纽扣电池”型电池。不同的电池的负电极相同，正电极同样如此。
负电极是从根据实例1处理的一种锂膜中取样的具有3cm2表面积的一个锂膜。
正电极是沉积在厚度为20μm的充当集电体的一种铝栅格上的厚度为50μm的一种复合材料的一个膜，所述复合材料是由MnO2、碳以及作为粘合剂的PVDF的10/70/20重量比的混合物构成。
各电池的电解质是一种锂盐在一种溶剂中的一种溶液。已经使用不同的电解质。为了制备这些电解质，使用以下化合物：
-(FSO2)2N-Li+（LiFSI）或(CF3SO2)2N-Li+（LiTFSI）作为锂盐；
-一种50/50碳酸乙酯（EC）/碳酸二乙酯（DEC）混合物作为浸渍一种聚丙烯隔离物的液体溶剂；
-摩尔质量为10000的具有4个分支的一种聚醚（PE4）；
-双(氟磺酰基)酰亚胺N-丙基-N-甲基吡啶（PYR13FSI）作为离子液体。
在实例3到4中，电解质是在包含10重量份PE4聚合物和90重量份离子液体PYR13FSI的一种混合物中的0.5M LiFSI溶液，该溶液包含0.5M/L LiFSI。
在实例5中，电解质是在50/50EC/DEC中的1M LiPF6溶液。
在实例6和7中，电解质是O/Li比率为20/1的在一种PE4聚合物中的一种LiTFSI固溶体，Li为由LiTFSI提供的Li原子数目，并且O为该聚醚中的氧原子数目。
在实例8中，电解质是O/Li比率为20/1的在一种PE4聚合物中的一种LiTFSI溶液，该电解质进一步包含TiO2、Al2O3以及SiO2，每一种氧化物相对于该电解质的总重量占5重量%。
在实例9和10中，电解质是在包含10重量份PE4聚合物和90重量份离子液体PYR13FSI的一种混合物中的一种0.5M LiFSI溶液，该溶液包含0.5M/L LiFSI，该电解质进一步包含TiO2、Al2O3以及SiO2，每一种氧化物相对于该电解质的总重量占5重量%。
胶囊的底部包括多个穿孔以便空气中的参与到电池工作所依据的反应中的氧气可以进入该电池。将所组装的纽扣电池放在一个密封的容器中，该容器的盖子具有多个供气体输入和输出的设备并且具有多个供连接到该纽扣电池的电缆通过的设备。
对于多个电池中的每一个而言，然后将一种气体注入该容器中并且间歇性地测量阻抗持续256小时。
在稳定化之后，使多个电池中的每一个在2V与4V之间以0.1mA/cm2的电流充电并放电，并且测定可逆容量C0和在5个循环之后的残余可逆容量C5，两者都以mAh/g碳表示。
这些测量在不同的氛围中在多个纽扣电池中进行。下表提供不同的纽扣电池的具体特征（电解质的组成和胶囊中的氛围）和总阻抗IT（欧姆）、初始可逆容量C0以及在第五个循环之后的可逆容量C5（mA·h/克碳）。
Figure BDA00003588277000111
Figure BDA00003588277000121
比较实例3到4中的结果显示，在电解质包含一种疏水性离子液体的根据本发明的一种电池中，在一种干燥或潮湿氛围中进行的包括连续放电-充电循环的工作（循环）期间，初始可逆容量较高并且稳定。
在实例5中，电化学性能较低，这是因为纽扣电池所存在的氛围中存在水和因为电解质不包含将阻止或至少限制锂与水反应形成LiOH、Li2O或Li2CO3的聚合物。
比较在潮湿空气中循环（实例4、5、7以及10）的结果显示，不含离子液体之一种液体电解质或一种聚合物电解质提供较低初始容量，另外该初始容量在循环期间大大降低。
比较在干燥空气中循环（实例3、8以及9）的结果显示，一种聚合物电解质赋予本发明的纽扣电池在循环期间的稳定性，当该聚合物电解质包含一种“离子液体”化合物时，初始容量较高。

Claims (24)

1.一种用于制备电池的工艺，该电池包括由电解质隔开的一个负电极和一个正电极，其中该负电极是由选自锂和锂合金的金属材料的膜构成，该正电极包括在集电体上的多孔碳材料的一个膜，并且该电解质是锂盐在溶剂中的一种溶液，所述工艺在于：制备该正电极、该电解质、以及欲形成该负电极的金属材料的膜；并且在于组装该正电极、该电解质、以及该金属材料的膜，其特征在于该工艺包括一个步骤，该步骤在于使该金属材料的膜经历一种包含SO2的气态氛围。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于该金属材料的膜具有在10与500μm之间的厚度。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于该金属材料是由选自Li-Al、Li-Mg、Li-Al-Mg、Li-Zn、或Li-Si合金、以及氮化锂的、含至少90质量%锂的锂合金构成。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于该气态氛围包含SO2和任选地一种惰性气体。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于该气态氛围包含至少0.1cm3SO2/cm2待处理的金属材料的表面积。
6.如权利要求5所述的工艺，其特征在于该气态氛围包含从1到10cm3/cm2金属材料。
7.如权利要求1所述的工艺，其特征在于将该金属材料在15℃与30℃之间的温度下利用SO2加以处理。
8.如权利要求1所述的工艺，其特征在于将欲形成该负电极的金属材料的膜在与该电池的其他组件一起组装在一个无水外壳中之前利用SO2加以处理。
9.如权利要求1所述的工艺，其特征在于使该金属材料的膜在将它与该正电极和该电解质一起组装之后利用SO2加以处理。
10.如权利要求1所述的工艺，其特征在于将该金属材料的膜在其与形成该正电极的膜和形成该电解质的膜一起组装之中和之后利用SO2加以处理。
11.如权利要求10所述的工艺，其特征在于使该金属材料的膜、形成该电解质的膜以及形成该正电极的膜送入到一个组装它们的装置之中，在所述装置的入口处和该装置中维持一种SO2氛围。
12.如权利要求11所述的工艺，其特征在于辊轧该金属材料的膜达到它的最终厚度，使它在该轧机的出口处经历一种SO2氛围，然后在一种SO2氛围中将它与形成该电解质的膜和形成该正电极的膜共同辊轧。
13.一种电池，包括由电解质隔开的一个负电极和一个正电极，其中该正电极包括在集电体上的一种多孔碳材料，该电解质是锂盐在溶剂中的一种溶液，并且该负电极是由选自锂和锂合金的金属材料的膜构成，其特征在于该负电极的面向该电解质的表面携带包含Li2S和/或Li2S2O4以及任选地Li2O和Li2CO3的一个钝化层，并且该硫含量在所述钝化层的厚度中从与该金属材料的膜接触的面向着与该电解质接触的面增加。
14.如权利要求13所述的电池，其特征在于该多孔碳材料是具有大于10m2/g的比表面积的一种碳。
15.如权利要求13所述的电池，其特征在于该多孔碳材料进一步包含聚合物粘合剂、电子导电剂、或两者。
16.如权利要求13所述的电池，其特征在于该多孔碳材料包含至少一种选自MnO2、CoO2和V2O5氧化物以及Pd、Pt和Rh金属的催化剂。
17.如权利要求13所述的电池，其特征在于该电解质是锂盐在极性非质子液体溶剂中或在离子液体中的一种溶液。
18.如权利要求13所述的电池，其特征在于该电解质是锂盐在溶剂化聚合物中的一种固溶体。
19.如权利要求18所述的电池，其特征在于该极性聚合物是具有3或4个分支的一种聚醚。
20.如权利要求18所述的电池，其特征在于该固溶体进一步包含一种离子液体。
21.如权利要求18所述的电池，其特征在于该聚合物电解质包含至少一种无机氧化物。
22.如权利要求17或20所述的电池，其特征在于该离子液体是选自以下各项的一种疏水性离子液体：1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺；吡啶鎓氟磺酰基酰亚胺；N-丁基-N-甲基吡咯烷鎓双(氟磺酰基)酰亚胺；N-丙基-N-甲基吡咯烷鎓双(氟磺酰基)酰亚胺；N-丁基-N-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺；N-丙基-N-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺；1-辛基吡啶鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺；1-辛基-2-甲基吡啶鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺；1-辛基-4-甲基吡啶鎓双-(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺。
23.如权利要求13所述的电池，其特征在于该电解质的溶剂是由非质子液体溶剂和包含多个单元的极性聚合物的一种混合物构成，这些单元包含至少一个选自硫、氮、氧以及氟的杂原子。
24.如权利要求13所述的电池，其特征在于该电解质是由一种陶瓷构成。
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