CN110048116A - 一种在空气中具备良好稳定性的锂带/箔及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔及其制备方法。该方法包括以下步骤：将锂带/箔/置于真空环境中，然后通过物理气相沉积法在其表面制备保护层，该保护层能够紧密附着在金属锂带/箔表面。本发明通过在锂带/箔表面沉积保护层，可以提高金属锂在空气中的稳定性，有利于降低金属锂的应用成本，并且能够在一定程度上提升金属锂在后续电池应用中的电化学性能表现。

Description

一种在空气中具备良好稳定性的锂带/箔及其制备方法
技术领域
本发明属于材料工程技术领域，具体涉及一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔及其制备方法。
背景技术
进入21世纪以来，虽然化石燃料依然是提供人类活动的主要能源方式，但是其对于环境的污染日趋严重，因此全球科研人员以及各国政府都积极寻求新型能源用以取代传统化石能源。锂离子电池由于其较高的能量密度，在电化学储能领域被广泛研究和应用。目前，随着便携式电子设备和电动汽车的快速发展，现有的锂离子电池已经逐渐不能满足实际应用中越来越高的要求。因此新一代的高能量密度的电极材料已经成为了电化学储能领域的研究热点。金属锂由于超高的能量密度和最低的氧化还原电势成为最有可能取代石墨的首选负极材料。但是金属锂由于热力学性质极不稳定，因而很容易与其他物质发生反应。如遇水会发生剧烈反应，放出大量氢气，该反应产生的热甚至可以点燃生成的氢气，使金属锂起火燃烧。在空气中，金属锂也会与水蒸气、氮气、氧气发生反应而变质，并最终生成Li2CO3、LiOH、Li2O等。
因此在金属锂的生产、储存、运输以及使用时都需要在干燥的气氛下进行操作，一般情况下都采用高纯氩气作为保护气体。这给金属锂的应用带来了极大的不便，而且成本和安全风险也较大。鉴于此，我们通过物理气相沉积法在金属锂表面沉积保护层，从而制备出了一种具有良好空气稳定性的金属锂带/箔。该保护层可以有效保护金属锂带/箔不受空气的腐蚀，而且不会降低其电化学性能。这将极大的方便金属锂负极的应用，推动这种新型锂电池负极材料的发展。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔及其制备方法，其采用了工业上易于大规模商业化生产的物理气相沉积法在金属锂表面进行沉积至少一层薄膜作为保护层。该保护层能够较好的保护金属锂带/箔在一定时间内不受空气的腐蚀，而且不会降低其在电池中的电化学性能。
为实现上述目的，本发明解决其存在的问题所采用的技术方案是：
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔，包括作为基底的锂带/箔；所述锂带/箔的表面设置有至少一层薄膜作为保护层。
进一步地，保护层或本身具有良好的空气稳定性，或能够与锂带/箔之间反应形成新物相具有良好的空气稳定性，或能够与空气反应形成稳定的新保护层，最终生成具有良好空气稳定性的保护层。
进一步地，保护层的厚度为5nm～10μm。
上述锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
将锂带/箔置于真空环境中，然后在锂带表面沉积至少一层薄膜作为保护层。
进一步地，沉积保护层采用的方法为物理气相沉积法，其具体为磁控溅射、电子束蒸发、离子束溅射或热蒸发镀膜。
进一步地，保护层每层的材质均为金属、合金或氧化物中的至少一种，且每层材质均不相同。
进一步地，金属为铝、锌、镁、铜、镍、铁、钛、锡、锑、铟、银或钼中的至少一种元素。
进一步地，合金为由铝、锌、镁、铜、镍、铁、钛、锡、锑、铟、银、硅、镓、锗或钼中至少两种元素所组成的合金。
进一步地，氧化物为氧化硼、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氧化铜、氧化铁、氧化钒、氧化钛、氧化锡、氧化锑、氧化钼、氧化硅或氧化锆中的至少一种。
本发明的有益效果为：
1、物理气相沉积法易于大规模的商业化生产，具有低廉的成本和低温成膜的特点，其次可以较为精确的控制沉积薄膜的厚度至纳米级别。
2、采用的包覆材料为一些廉价的金属、合金或者氧化物。
3、该保护薄膜可以提高金属锂在空气中的稳定性，有利于降低金属锂的应用成本，并且能够在一定程度上提升金属锂在后续电池应用中的电化学性能表现。
4、本发明方法制备得到的保护层或本身具有良好的空气稳定性，或者与锂反应生成新的物质具有良好的空气稳定性，或其与空气反应生成稳定的新物相，因此制备保护薄膜后的锂带/箔在空气中具备良好稳定性；并且，在多层保护层的结构中，各层薄膜在保护功能方面协同作用，具有更佳的保护效果。
说明书附图
图1为本发明制备得到的锂带/箔的示意图；
图2实施例1制备得到的样品与未沉积保护层的样品在空气中稳定性对比检测结果图；
图3实施例1制备得到的样品与未沉积保护层的样品的典型充放电曲线对比图；
图4实施例1制备得到的样品与未沉积保护层的样品的循环性能对比图；
图5实施例2和3制备的样品与未沉积之前的空气稳定性对比；
图6实施例2制备得到的样品与未沉积保护层的样品的典型充放电曲线对比图；
图7为实施例3制备得到的样品与未沉积保护层的样品的典型充放电曲线对比图；
图8为实施例4制备得到的样品与未沉积保护层的样品的循环性能对比图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯Al靶作为包覆材料，在氩气保护气氛下转移金属锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，将样品室真空度抽至10-3Pa。溅射获得金属锂表面包覆约74nm厚度铝薄膜的样品。后续采用包覆与未包覆的金属锂片进行空气稳定性测试以及电化学性能测试，其结果见图2、3、4。其中电化学性能测试采用钛酸锂(Li4Ti5O12、LTO)作为对电极，三元酯类(LiPF6in EC/DEC/DMC)电解液，并在2C倍率下进行恒流充放电测试。其中Li4Ti5O12电极片制备方法：80wt％的Li4Ti5O12粉末与10wt％的乙炔黑均匀研磨混合后加入10wt％的PVDF研磨均匀，将浆料涂敷在涂炭铝箔上，并烘干后裁片称量，再在真空烘箱内除水干燥后保存于手套箱内备用。
其中，图2为未包覆处理的原始锂带/箔与包覆74nm金属铝薄膜的锂带裁成圆片置于潮湿的空气中测试其稳定性的改善，空气湿度为37％，温度为25.2℃，左边的圆片是原始锂箔片，右边的是包覆铝处理后的锂箔片；
图3、图4为包覆前后锂带/箔作为电极在Li4Ti5O12电池中的测试图；
根据图2展示的处理前后的锂箔放置空气中的变化可以看出，包覆金属铝薄膜后，金属锂箔具有良好的应对空气腐蚀的能力，在潮湿的空气中放置60min左右依然保持着金属光泽。可能是包覆的金属铝薄膜遇到空气时会立即反应生成一层致密的氧化铝薄膜，该薄膜阻止着空气的进一步腐蚀锂箔，因此展现出了良好的空气稳定性。
此外在图3中展示了包覆前后的锂箔作为负极的循环曲线，可以看出包覆后锂箔循环曲线并没有太大变化。从图4的循环性能也能看出，电池的容量保持率被明显提升了，这说明在金属锂箔表面包覆金属铝保护层后提升了其空气稳定性的同时也有益于其电化学性能的提升。
实施例2
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
在氩气保护气氛下转移锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，工作气体为氩气，锌靶溅射功率都调节为直流80W，在10min溅射后制备得到厚度为70nm左右的锌薄膜包覆的金属锂。锌会立即与锂发生合金化反应，生成锂锌合金层。然后对样品继续沉积铜薄膜，直流功率调节为直流80W，在沉积5min后，得到包覆20nm左右的铜包覆薄膜，包覆后的样品铜锌薄膜复合薄膜的存在可以保护金属锂免受空气的腐蚀。
测试条件参照实施例1进行，如图5中，Cu+Zn所示，在潮湿的空气中稳定放置240min左右依然可以保持不被腐蚀，而且在电化学测试中，由于锌与锂发生反应生成合金层，有利于锂离子的迁移，而较薄的铜薄膜单质稳定的存在于表面，为表面提供了良好的电子传导的同时对锂离子的迁移阻碍也较小，因此也展现出了一定的电化学性能提升(见图6)。
实施例3
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
在氩气保护气氛下转移锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，工作气体为氩气，通过共溅射的方法，将铜和锌溅射至锂带上，溅射功率均为直流80W，在10min共溅射后制备得到厚度为120nm的铜锌合金薄膜，然后再继续将20nm的氧化锆(ZrO2)沉积至铜锌合金薄膜上，形成复合保护层包覆的金属锂。铜锌合金由于锌与锂合金化生成的锂锌合金钝化效果有限，但为后续的电化学性能的提升提供了帮助，氧化锆薄膜的加入进一步强化了其保护效果。因此包覆后的样品由于复合保护层的存在可以保护金属锂免受空气的腐蚀。
测试条件参照实施例1，在潮湿的空气中稳定放置接近120min(见图5，CuZn+ZrO2)左右依然可以保持不被腐蚀，而且在电化学测试中(见图6)，锌逐渐与锂发生电化学合金化生成锂锌合金为锂离子的迁移提供通道。铜不发生合金化反应，但是构建了一个铜骨架增强网络，增加了混合保护薄膜的强度。超薄的氧化锆薄膜进一步也有效阻止电解液的腐蚀，而且能够抑制枝晶生长，因此展现出了优异的电化学性能。
实施例4
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
在氩气保护气氛下去转移锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，将样品室真空度抽至10-4Pa，直流电源功率为124W，该条件下溅射获得金属锂表面包覆600nm厚金属锌薄膜的样品，然后将样品室真空度抽至10-3Pa，再在锌薄膜上溅射获得70nm的铝薄膜，由此形成贴近金属锂箔的一层为锌层，最外层为铝层。该复合包覆薄膜内部锌层逐渐与金属锂合金化，超薄的铝薄膜由于合金化较慢，可以稳定的存在最外层。此复合薄膜具有更加优良的抗腐蚀能力。
测试过程同实施例1，其能够在空气中稳定保存超过6h，依然保持金属光泽。其保护原理同实施例1，由于铝接触空气生成了致密的氧化膜，进一步增强了保护效果。因此在电化学测试过程中，其外层的单质金属铝逐渐被电化学合金化，这形成双层的合金钝化层，在电解液中也展现出了更加稳定的界面，因而电化学性能表现更加优异(见图7和图8)。
实施例5
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯锌靶作为包覆材料，在氩气保护气氛下去转移锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，将样品室真空度抽至10-2Pa。直流电源功率为124W，该条件下溅射获得金属锂表面包覆600nm厚金属锌薄膜的样品。包覆后的样品，沉积的金属锌薄膜在室温下会充分与锂进行合金化反应，在金属锂箔表面生成具有锂锌合金的钝化层。该合金层相比单质锂活性更低，因此相比原始锂箔更容易保存，能够在空气中更加稳定的保存超过30min。且生成的锂锌合金也并不会阻碍锂离子的输运，因此电化学性能并不会降低。
实施例6
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯钛(Ti)靶作为包覆材料，在氩气保护气氛下转移锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，将样品室真空度抽至10-4Pa。工作气体为氩气，直流电源功率为80W，靶基距为9cm的条件下溅射获得厚度为95nm的钛薄膜。由于钛较难与锂发生合金化反应，因此包覆后的样品，会在锂的表面形成钛掺杂的钝化层，掺杂后的锂相比单质金属锂活性被降低。测试条件实施例1，在空气中稳定放置15min左右可以保持不被腐蚀，而且此超薄的掺杂钛薄膜并不会阻碍锂离子的传输，因此并不会影响其电化学性能。
实施例7
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯金属Sn作为包覆材料。在氩气保护气氛下转移锂带/箔至电子束样品制备室内，将样品室真空度抽至10-3Pa。轰击电流为100mA，样品台旋转7r/min，基片温度为25℃，蒸发电流为为250mA，电子束电压为6kV，蒸发10min。制备得到金属锂表面包覆2um锡薄膜的样品，由于部分锡与锂自发反应形成的锂锡合金，但是表层部分未被反应的单质锡将保护锂箔表面提升其稳定性，阻止空气对锂的腐蚀。在空气稳定性测试中如实施例1，其能稳定保存超过120min并不变色，在电化学测试中，单质的锡逐渐被电化学合金化全部生成锂锡合金，锂合金是良好的锂离子传输介质，因而并不会阻碍锂离子的迁移，电化学性能也不会被降低。
实施例8
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯金属镁(Mg)作为包覆材料。在氩气保护气氛下转移锂带/箔至蒸发室内，将样品室真空度抽至10-4Pa。基片转速为10r/min，加热功率为1.4V×210A，从观察窗看到镁熔化沸腾时打开挡板记时蒸镀，时间为10min，之后将功率调零，待热电偶冷却后关闭加热。为制备的金属锂表面沉积镁薄膜的样品，然后得到约10μm厚度的镁包覆改性的金属锂，由于镁与锂自发的合金化反应，因此镁层逐渐反应形成了锂镁合金，但是较厚的镁薄膜的表面依然存在一定厚度的单质镁薄膜，这增强了其在空气中的稳定性。测试条件如实施1，其在空气中稳定保存3h而只有轻微的变色。在电化学测试中存在的单质镁逐渐被电化学合金化全部形成锂镁合金，锂合金是锂离子良导体并不会阻碍锂离子的迁移，反而在一定程度上提升了其电化学性能。
实施例9
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯金属锑(Sb)作为包覆材料。在氩气保护气氛下转移锂带/箔至蒸发室内。抽真空至工作真空度4×10-2Pa，离子束溅射加速电压为1.6kV，阳极电压为60V，束流为150mA，工作气体为高纯氩气。正式溅射前，先对靶表面溅射清洗30min。后开始正式溅射沉积金属1μm锑。得到金属锂表面沉积金属锑薄膜的样品，金属锑与锂反应形成的较厚的合金层可以减缓空气的腐蚀速率。测试条件实施例1，其在潮湿的空气中稳定保存120min左右，此外锂锑合金的形成并不会阻碍锂离子的传输，因此其电化学性能并没有降低。
实施例10
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯铜靶作为包覆材料，在氩气保护气氛下转移锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，将样品室真空度抽至10-4Pa。工作气体为氩气，直流电源功率为40W，靶基距为2cm的条件下溅射获得厚度为～5nm的铜薄膜。包覆后的样品，会在锂的表面形成铜掺杂的钝化层，可以降低表面的金属锂的活性性质同实施例6。测试条件实施例1，在潮湿的空气中稳定放置15min左右可以保持不被腐蚀，而且超薄的铜薄膜并没有阻碍锂离子的迁移，因此电化学性能并没有收到影响。
实施例11
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯铁靶作为包覆材料，在氩气保护气氛下转移锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，将样品室真空度抽至10-4Pa。然后通入50sccm的氩气，直流电源功率为80W，靶基距为5cm的条件下溅射获得厚度为30nm的铁薄膜。包覆后的样品，会在锂的表面形成铁掺杂的钝化层，可以降低表面的金属锂的活性。测试条件实施例1，在潮湿的空气中稳定放置20min左右，超薄的铁薄膜对于电化学性能影响也较小。其性质同实施例6。
实施例12
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯钼靶作为包覆材料，在氩气保护气氛下转移锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，制备条件如实施例1，获得厚度为70nm的钼薄膜包覆的金属锂。包覆后的样品，会在锂的表面形成钼掺杂的钝化层，可以降低表面的金属锂的活性。测试条件实施例1，在潮湿的空气中稳定放置30min左右可以保持不被腐蚀，制备的超薄纳米级钼薄膜，对于锂离子的迁移影响较小，因而电化学性能变化不大。其性质实施例6。
实施例13
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯氧化锌靶作为包覆材料，在氩气保护气氛下转移锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，制备条件如实施例1，其中工作气体为氩气，获得厚度为70nm的氧化锌薄膜包覆的金属锂。包覆后的样品，会在锂的表面形成均匀的氧化锌包覆薄膜，可以保护金属锂免受空气的腐蚀。测试条件实施例1，因此在潮湿的空气中稳定放置60min左右可以保持不被腐蚀，而且在电化学测试中，良好的界面稳定性，也在一定程度上提高了其电化学性能。
实施例14
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯氧化铝陶瓷靶作为包覆材料，在氩气保护气氛下转移锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，制备条件如实施例13，获得厚度为20nm的氧化铝薄膜包覆的金属锂。包覆后的样品，会在锂的表面形成均匀的氧化铝包覆薄膜，可以降低保护金属锂免受空气的腐蚀。测试条件实施例3，因此在潮湿的空气中稳定放置40min左右可以保持不被腐蚀，而且在电化学测试中，良好的界面稳定性，较为明显的提升了其电化学性能。
实施例15
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯氧化镁靶作为包覆材料，在氩气保护气氛下转移锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，制备条件如实施例13，获得厚度为70nm的氧化镁薄膜包覆的金属锂。包覆后的样品，会在锂的表面形成均匀的氧化镁薄膜，可以降低保护金属锂免受空气的腐蚀。测试条件实施例1，因此在潮湿的空气中稳定放置65min左右可以保持不被腐蚀，而且在电化学测试中，良好的界面稳定性，也在一定程度上提高了其电化学性能。
实施例16
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯氧化铜靶作为溅射靶材，在氩气保护气氛下转移锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，制备条件如实施例13，获得厚度为70nm的氧化铜薄膜包覆的金属锂。包覆后的样品，会在锂的表面形成均匀的氧化铜包覆薄膜，可以降低保护金属锂免受空气的腐蚀。测试条件实施例3，因此在潮湿的空气中稳定放置50min左右可以保持不被腐蚀，而且在电化学测试中，氧化铜逐渐被反应形成铜颗粒和氧化锂包覆在锂的表面，这为金属锂提供一个良好界面，因此也在一定程度上提高了其电化学性能。
实施例17
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯氧化钒靶作为包覆材料，在氩气保护气氛下转移锂带/箔至磁控溅射样品制备室内，制备条件如实施例13，沉积一层37nm的氧化钒薄膜包覆的金属锂。包覆后的样品，会在锂的表面形成均匀的氧化钒包覆薄膜，可以降低保护金属锂免受空气的腐蚀。测试条件实施例2，因此在潮湿的空气中稳定放置180min左右可以保持不被腐蚀。而且在电化学测试中，氧化钒由于常常作为电极材料，具有良好的锂离子电导性，这不仅阻止了界面的副反应发生，而且较低的界面阻抗为其提供了一个良好的电化学循环性能。
实施例18
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用钛铝合金靶材作为包覆层，制备过程同实施例1，制备得到70nm的超薄合金包覆层。由于铝易于与锂形成锂铝合金，而钛较难。钛铝合金包覆层将生成以锂铝合金和钛三维骨架形成的复合保护层。其具有更好的机械性能和化学稳定性，因此其在空气中能够稳定放置保存。测试条件实施例1，在潮湿的空气中稳定放置80min左右，在电化学循环测试中，锂铝合金本身属于快锂子导体，因此能够较好传导锂离子。
实施例19
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤
采用高纯锡靶和铁靶作为包覆材料，样品制备过程同实施例3。为制备的金属锂表面包覆金属锡铁薄膜的样品。包覆后的样品，沉积的金属锡与锂自发反应生成锂锡合金，而铁不会反应因此形成三维导电网络结构。最终的形成表面由铁三维导电网络与锂锡合金的复合包覆层。测试条件实施例1，在潮湿的空气中稳定放置45min左右。
实施例20
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，包括以下步骤：
采用高纯铜锡合金靶材(Cu-Sn)作为包覆材料。在氩气保护气氛下去除金属锂表面氧化膜，再转移至蒸发室内。抽真空至工作真空度4.5×10-2Pa，离子束溅射加速电压为1.6kV，阳极电压为60V，束流为150mA，工作气体为高纯氩气。正式溅射前，先对靶表面溅射清洗20min。后开始正式溅射沉积10min铜锡合金。得到金属锂表面包覆铜锡合金的样品。测试条件实施例1，在潮湿的空气中稳定放置89min左右。
实施例21
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，制备步骤如下：
采用镁钙合金为包覆材料。采用在氩气保护气氛下转移锂带(箔)至电子束样品制备室内，将样品室真空度抽至10-3Pa。轰击电流为100mA，样品台旋转7r/min，基片温度为25℃，蒸发电流为为250mA，电子束电压为6kV，蒸发,30min。制备得到金属锂表面包覆10um镁钙合金薄膜的样品，该合金薄膜会与锂自发反应最终生成锂镁和锂钙合金包覆层。锂合金具比锂更好的稳定性，因此可以提高锂箔应对腐蚀的能力，其空气稳定性和电解液中的稳定性都相应的被提高。测试条件实施例1，在潮湿的空气中稳定放置35min左右。
实施例22
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法，制备步骤如下：
采用高纯的铝硅合金靶材(硅含量为11％)作为溅射材料，制备过程同实施例1，制备得到了，5nm左右的合金包覆薄膜。该合金包覆薄膜由于铝和硅能与锂反应生成合金，但是常温下该合金化反应较慢，仅仅界面处有部分的铝硅合金被反应生成锂铝和锂硅合金。发生的合金化反应使得包覆薄膜与锂的结合更加紧密，包覆后的锂箔在空气和电解液中都具有较高的抗腐蚀能力。电化学测试如实施例1，在电化学循环测试中合金包覆薄膜会逐渐被锂完全反应合金化，生成的锂铝和锂硅合金包覆在金属锂的表面不仅阻止了副反应，而且锂合金较高的扩散系数还帮助了锂的均匀沉积，减少了锂枝晶的生长。测试条件实施例1，在潮湿的空气中稳定放置170min左右。
实施例23
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法,步骤如下：
用高纯镓锌合金靶材作为包覆材料,在氩气保护气氛下转移锂带(箔)至磁控溅射样品制备室内，工作气体为氩气，溅射功率都调节为直流160W，在10min共溅射后制备得到厚度为600nm的镓锌合金薄膜包覆的金属锂。包覆后的样品，镓锌合金薄膜部分与锂发生合金化反应，使得界面结合更加紧密，而表层的存在铝镁合金可以保护金属锂免受空气的腐蚀。在潮湿的空气中稳定放置30min左右依然可以保持不被腐蚀，而且在电化学测试中，镓和镁逐渐与锂发生电化学合金化，生成合金钝化层，因此展现出了优异的电化学性能。
实施例24
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法,步骤如下：
采用铝钒合金靶材作为包覆材料，薄膜制备步骤如实施例18，制备得到包覆了70nm的包覆薄膜，具备良好的抗腐蚀能力，可以保护锂箔不受空气和有机电解液的腐蚀。其次电化学循环性能也与上述的锂硅合金近似。测试条件实施例1，在潮湿的空气中稳定放置100min左右。
实施例25
一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔的制备方法,步骤如下：
将金属锑颗粒与金属锡颗粒放入蒸发舟，实验参数同实施例8。制备得到锡锑合金的包覆薄膜，及厚度在3.5um，其中接触界面的锡锑合金部分与锂发生反应，界面处生成的锂锡合金、锂锑合金使得界面结合更加紧密。而表面依然存在稳定的锡锑合金，这较好的保护了金属锂免受空气的腐蚀。因此其展现出了较好的空气稳定性。在电化学循环中，未合金化的部分锂锡合金逐渐完全与锂发生电化学合金化，锂合金具有良好的锂离子传到能力。因此其电化学性能并不受影响。测试条件实施例1，在潮湿的空气中稳定放置110min左右。

Claims (8)

1.一种在空气中具有良好稳定性的锂带/箔，其特征在于，包括作为基底的锂带/箔；所述锂带/箔的表面设置有至少一层薄膜作为保护层。
2.根据权利要求1所述的在空气中具有良好稳定性的锂带/箔，其特征在于，所述保护层的厚度为5nm～10μm。
3.权利要求1或2所述的锂带/箔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将锂带/箔置于真空环境中，然后在其表面沉积至少一层薄膜作为保护层。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述沉积保护层采用的方法为物理气相沉积法，其具体为磁控溅射、电子束蒸发、离子束溅射或热蒸发镀膜。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述保护层的每层薄膜的材质均为金属、合金或氧化物中的至少一种，且每层材质不完全相同。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述金属为铝、锌、镁、铜、镍、铁、钛、锡、锑、铟、银或钼中的至少一种元素。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述合金为由铝、锌、镁、铜、镍、铁、钛、锡、锑、铟、银、硅、镓、锗或钼中至少两种元素所组成的合金。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氧化物为氧化硼、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氧化铜、氧化铁、氧化钒、氧化镍、氧化钛、氧化锡、氧化锑、氧化钼、氧化硅或氧化锆中的至少一种。
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