阅读说明：本技术 一种提高金属锂表面稳定性的方法 (Method for improving surface stability of metal lithium ) 是由 夏阳 韩熠垚 卢成炜 张文魁 黄辉 甘永平 梁初 张俊 于 2019-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明属于材料加工技术领域,涉及一种提高金属锂表面稳定性的方法。本发明是为了解决现有金属锂储存要求高、加工性差等问题,而提供一种操作简便、快速高效的金属锂表面修饰方法。利用氟利昂与金属锂表面发生反应,从而在金属锂表面原位构筑一层均匀致密的氟化锂包覆层。该方法构筑的包覆层与金属锂基体结合紧密,可抑制金属锂与空气中的水和氧发生反应,降低其对存储和使用环境的要求,提高其对空气的稳定性。此外,该表面改性方法具有操作简单,成本低廉,无“三废”等优势,有利于工业化生产。(The invention belongs to the technical field of material processing, and relates to a method for improving the surface stability of metal lithium. The invention provides a method for modifying the surface of metal lithium, which is simple, convenient, rapid and efficient to operate, and aims to solve the problems of high storage requirement, poor processability and the like of the existing metal lithium. The Freon reacts with the surface of the metal lithium, so that a uniform and compact lithium fluoride coating layer is constructed on the surface of the metal lithium in situ. The coating layer constructed by the method is tightly combined with the metal lithium matrix, so that the reaction of metal lithium with water and oxygen in the air can be inhibited, the requirements on storage and use environments are reduced, and the stability of the coating layer to the air is improved. In addition, the surface modification method has the advantages of simple operation, low cost, no three wastes and the like, and is beneficial to industrial production.)

一种提高金属锂表面稳定性的方法

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，涉及一种提高金属锂表面稳定性的方法。

技术背景

金属锂广泛应用于电池、陶瓷、玻璃、润滑剂、制冷液、核工业及光电等行业。目前，电池行业是金属锂最大的消费领域，金属锂作为电池的负极具有极高的能量密度，随着锂电池的发展，其将被广泛应用于汽车行业，节约能源。然而，金属锂的储存是一个关键问题，金属锂具有极高的反应活性，在空气中极易与水和氧发生反应，造成材料表面变质。因此，反应活性极高的金属锂对储存环境和加工环境的要求很高，一般需用惰性气体进行保护，导致其使用和加工极为不便，难以实现工业化。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中的不足，提供一种具有快速高效、成本低廉、无“三废”等优势的提高金属锂表面稳定性的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高金属锂表面稳定性的方法，所述方法包括如下步骤：

S1：将金属锂放入反应釜中，将反应釜抽真空后通入一定压力的氟利昂气体；

S2：将反应釜内金属锂和氟利昂在一定温度下反应一段时间后排空氟利昂，即得表面修饰金属锂。

为了解决金属锂对空气高度敏感的问题，本发明提供一种简便的金属锂表面修饰方法：将金属锂放在反应釜中，通入一定压力氟利昂气体，在一定温度下使氟利昂与金属锂表面发生反应，生成一层均匀且致密的氟化锂保护层。该保护层与金属锂基体紧密结合，将空气中的水和氧与内部金属锂隔离，提高金属锂对空气的稳定性和其后期加工性。

作为优选，上述制备方法步骤S1中所述金属锂为常见形态，包括带材、粉体和块体。

作为优选，上述制备方法步骤S1中的氟利昂包括氯氟烃、氢氯氟烃、氢氟烃中的一种或多种。

更优选的，上述制备方法步骤S1中的氟利昂的分子式包括CFCl₃、CF₂Cl₂、CF₃Cl、C₂F₃Cl₃、C₂F₄Cl₂、C₂F₅Cl、HCF₂Cl、HC₂F₄Cl、H₂C₂F₂Cl₂、H₂C₂F₃Cl、H₃C₂FCl₂、H₃C₂F₂Cl、H₂C₂F₄、H₄C₂F₂中的一种或多种。

作为优选，上述制备方法步骤S1中通入氟利昂气体的压力范围为1MPa～10MPa。

更优选的，上述制备方法步骤S1中通入氟利昂气体的压力范围为5MPa～8MPa。

作为优选，上述制备方法步骤S2中反应温度为35～180℃，反应时间为0.1～60h。

更优选的，上述制备方法步骤S2中反应温度为45～90℃，反应时间为10～24h。

本发明与现有技术相比，其有益效果主要体现在：

本发明采用氟利昂对金属锂表面改性处理，在金属锂表面原位构筑一层氟化锂包覆层。该方法构筑的包覆层与金属锂基体紧密结合，且具有均匀、致密等特点；该表面修饰方法可将金属锂与空气隔绝，避免其与空气中的水和氧反应，防止金属锂变质，提高金属锂对空气的稳定性，降低其对储存和加工环境的要求；该方法工艺简单，操作简便，成本低廉，快速高效，无“三废”产生，可规模化生产，经济效益显著。

附图说明

图1为未表面修饰的金属锂(上)和表面修饰后的金属锂(下)刚暴露在空气中的照片；

图2为未表面修饰的金属锂(上)和表面修饰后的金属锂(下)暴露在空气中5min后的照片。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步阐述说明，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1：

一种提高金属锂表面稳定性的方法，包括以下步骤：

第一步：制备表面修饰的金属锂

S1：将金属锂放入反应釜中，将反应釜抽真空后通入压力为7MPa的CH₃CHF₂气体；

S2：将装有金属锂和CH₃CHF₂气体的反应釜在75℃下恒温反应20h后排空CH₃CHF₂气体，即得表面修饰金属锂。

第二步：表面修饰金属锂的储存

S3：将表面修饰后的金属锂放入玻璃瓶中，在空气中保存。

附图1为未表面修饰的金属锂(上)和表面修饰后的金属锂(下)刚暴露在空气中的照片，照片显示这两种金属锂刚暴露在空气中都有良好的金属光泽，但未表面修饰过的金属锂表面很快开始变黑；附图2为未表面修饰的金属锂(上)和表面修饰后的金属锂(下)暴露在空气中5min后的照片，照片显示在空气中暴露5min后，未表面修饰的金属锂几乎完全变黑，失去金属光泽；表面修饰后的金属锂在空气中暴露5min后仍然保持良好的金属光泽，无明显变黑现象。

实施例2：

一种提高金属锂表面稳定性的方法，包括以下步骤：

第一步：制备表面修饰的金属锂

S1：将金属锂放入反应釜中，将反应釜抽真空后通入压力为1MPa的CH₃CHF₂气体；

S2：将装有金属锂和CH₃CHF₂气体的反应釜在180℃下恒温反应0.1h后排空CH₃CHF₂气体，即得表面修饰金属锂。

第二步：表面修饰金属锂的储存

S3将表面修饰后的金属锂放入玻璃瓶中，在空气中保存。

实施例3：

一种提高金属锂表面稳定性的方法，包括以下步骤：

第一步：制备表面修饰的金属锂

S1：将金属锂放入反应釜中，将反应釜抽真空后通入压力为10MPa的CH₃CHF₂气体；

S2：将装有金属锂和CH₃CHF₂气体的反应釜在35℃下保温反应60h后排空CH₃CHF₂气体，即得表面修饰金属锂。

第二步：表面修饰金属锂的储存

S3：将表面修饰后的金属锂放入玻璃瓶中，在空气中保存。

综上所述，本申请的方法得到的表面修饰金属锂能提高金属锂对空气的稳定性，并且该改性方法操作简便，快速高效，无“三废”产生，具有显著的经济效益。

以上所述的实施例只是本发明的较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。