本技术涉及锂金属二次电池，特别涉及锂金属负极材料、负极极片、锂金属二次电池、用电装置、制备方法和应用。
背景技术：
1、这里的陈述仅提供与本技术有关的背景信息，而不必然构成现有技术。
2、随着智能手机、平板电脑、智能穿戴、电动工具和电动汽车等各类电子产品的发展，具有高能量密度的锂金属二次电池越来越受青睐，且高能量密度是未来锂金属二次电池发展不可逆转的趋势。
3、然而，目前市场上的锂金属二次电池往往存在循环寿命快速衰减的问题和非常严重的锂枝晶引发短路及安全风险问题。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本技术提供了锂金属负极材料、负极极片、锂金属二次电池、用电装置、制备方法和应用。该锂金属负极材料包含致密均匀、牢固结合于锂金属的聚合物层，该聚合物层兼具一定的弹性、柔性和溶胀性，该聚合物层中的聚合物成分含有氟代脂肪族链和柔性侧链，该聚合物层可有效抑制电解液与锂之间的接触反应，减少电解液和锂金属的消耗，延长电池循环寿命，还可抑制锂枝晶问题。
2、第一方面，本技术提供了一种锂金属负极材料，其包括含锂金属以及键连于所述含锂金属中锂金属的聚合物poly，所述聚合物poly具有线性碳链以及接枝于所述线性碳链侧基的第一侧链和第二侧链，所述第一侧链含有氟代脂肪族链rf，所述第二侧链含有eo嵌段，所述eo嵌段的结构为*-(ch2ch2o)z-，z为正整数，*表示指向所述线性碳链的连接位点。
3、本技术提供的锂金属负极材料在含锂金属表面包覆了致密均匀的聚合物层，该聚合物层能够在锂金属二次电池的负极处起到保护层作用，可有效抑制电解液与锂金属间的接触反应，减少电解液和锂金属的消耗，延长电池循环寿命；线性碳链可赋予聚合物poly及聚合物层一定的柔性；该聚合物层中的聚合物成分poly与含锂金属之具有稳定的化学连接，使得聚合物层牢固地结合于含锂金属表面，在充放电过程中负极侧体积变化时，可避免聚合物层从含锂金属表面剥离脱落；聚合物poly包含氟代脂肪族链rf，一方面，氟元素的引入可调控锂离子沉积，促进锂离子均匀沉积，改善锂金属二次电池中锂枝晶的沉积形貌，抑制锂枝晶的形成，缓解锂金属负极侧体积膨胀，另一方面，氟代脂肪族链rf的存在可赋予聚合物层一定的弹性，有利于聚合物层与含锂金属之间、与隔离膜之间的更好贴合；聚合物poly还含有柔性的eo嵌段，不仅可以提高聚合物层的柔性，增强保护层与负极片基底之间以及保护层与隔膜侧之间的紧密贴合，减小界面阻抗，同时还可增强保护层的弹性，使得保护层能够较好地适应负极侧的较大体积膨胀，从而可减小或避免聚合物层破裂，进而能够较长时间地发挥保护作用。此外，该致密且均匀的聚合物层还可以被电解液溶胀，且可在溶胀后提供良好的离子电导率，进而使得锂离子可以在聚合物层中以及在锂金属界面处的高效传递，引入聚合物层而导致的界面极化小，电池的充放电循环稳定性好。该聚合物层具有的上述各特征彼此协同，可以极佳地改善锂金属二次电池的循环寿命，并可抑制锂枝晶问题。
4、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，所述第一侧链的数量为m，所述第二侧链的数量为n；其中，m和n各自独立地为大于等于8的整数；
5、可选地，m和n各自独立地为选自8～600的整数。
6、在一些实施方式中，所述聚合物poly满足如下特征中的一项或多项：
7、m相对于n的比值满足0.5≤m/n≤8，可选地，1≤m/n≤5，进一步可选地，1≤m/n≤3；
8、m为选自50～250的整数，可选地，m为选自50～200的整数；
9、n为选自25～200的整数，可选地，n为选自40～150的整数。
10、含有eo嵌段的第二侧链的引入可提高聚合物层的柔性及溶胀率，含有氟代脂肪族链rf的第一侧链的存在有利于改善聚合物层的弹性。进一步地，通过控制两种共聚单元的在聚合物poly中的数量，可以同时调控聚合物层的柔性和弹性，进而调控聚合物层的弹性形变，并调控聚合物层与基底之间以及与隔离膜之间的贴合程度；较大的弹性形变有利于更好地适应充电过程中负极侧的较大体积膨胀，可减少或避免保护层破裂从而实现较长时间地发挥保护作用；较佳的柔性有利于聚合物层与锂金属之间以及与隔离膜之间的紧密贴合，减少界面阻抗，有利于提高电池的能量密度和功率密度。
11、通过控制m/n的比值，可以优化对聚合物poly的弹性、溶胀率及离子电导率的调控。通过对聚合物弹性、溶胀率及离子电导率的综合调控，可以使聚合物保护层在负极侧能够更好、更持久地发挥隔绝电解液接触和调控锂沉积的作用。
12、在一些实施方式中，z为选自2～10的整数；
13、可选地，z为选自3～7的整数。
14、通过调节z的大小，也即通过调整eo嵌段的长度，可调节聚合物层的柔性。
15、在一些实施方式中，所述聚合物poly包含(u1)所示结构的重复单元以及式(u2)所示结构的重复单元：
16、
17、其中，
18、x1和x2各自独立地为h或吸电子基团；
19、y1和y2各自独立地为氰基或者为氰基键连于所述含锂金属中锂金属而形成的连接基；
20、a1和a2各自独立地为o、s或nr11；其中，r11为h或c1-3烷基；
21、rd为烃基或q1取代的烃基，q1选自下述取代基：氰基、-c(＝o)nh2、-oc(＝o)nhr6和-s(＝o)2f，r6为h或c1-6烷基；
22、可选地，y1和y2中至少一种为氰基键连于所述含锂金属中锂金属而形成的连接基。
23、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，x1和x2每次出现，各自独立地为h或者为氰基、硝基或-nr21r22；其中，r21和r22各自独立地为h或c1-3烷基；
24、可选地，r21和r22各自独立地为h或甲基；
25、进一步可选地，r21和r22均为甲基。
26、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，a1和a2每次出现，各自独立地为o、s或nh；
27、可选地，a1和a2每次出现，各自独立地为o或nh。
28、在一些实施方式中，rd为c1-4烃基；
29、可选地，rd为c1-4烷基；
30、进一步可选地，rd为c1-3烷基；
31、更进一步可选地，rd为甲基。
32、聚合物poly可以为包含(u1)所示结构的重复单元以及式(u2)所示结构的重复单元的共聚物。前述聚合物poly可以通过大量的位于主链侧基的氰基与金属锂之间形成化学键连作用，从而实现聚合物层与含锂金属之间的稳定的化学连接，进一步地，形成共价键连接。
33、可以在聚合物poly中的x1和x2中至少一处引入吸电子基团，有利于在聚合物层形成过程中增加氰基烯类羧酸衍生物单体(如氰基丙烯酸衍生物单体)中碳碳双键的反应性，促进原位聚合反应的进行，有利于聚合物层在含锂金属表面实现更紧密、更均匀的包覆。
34、此外，氟代脂肪族链rf和eo嵌段可以各自独立地通过酯键、酰胺键或硫酯键的方式接枝于线性碳链上，进而灵活地选择相应的聚合单体。
35、还可以在eo嵌段的末端还含有引入功能性取代基，从而根据需要更好地优化聚合物层及锂金属二次电池的性能。例如，引入氰基，可以进一步增强聚合物poly与锂金属之间的化学结合作用；引入氟磺酰基(-s(＝o)2f)，可以诱导锂离子的均匀沉积；引入酰胺基(-c(＝o)nh2)，可以增强保护层的弹性模量；引入氨基甲酸酯基(-oc(＝o)-nhr6，其中，r6可以为h或烷基)，可以通过软硬段搭配提高材料弹性。
36、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，包含m个式(u1)所示重复单元以及n个式(u2)所示重复单元；m和n的定义与前述一致；
37、可选地，m个式(u1)所示重复单元以及n个式(u2)所示重复单元线性排列；
38、进一步可选地，所述聚合物poly具有如下所示的通式结构：
39、
40、第一侧链可以均通过式(u1)引入，第二侧链可以均通过式(u2)引入。
41、进一步地，式(u1)和式(u2)可共同参与聚合物poly中的线性碳链的形成。
42、在式(p1)中，m+n在数值上等于聚合物poly的聚合度。通过控制m+n可以实现对聚合物poly分子量的调控。
43、在一些实施方式中，所述聚合物poly满足如下特征中的一项或多项：
44、任一个rf中的氟取代率独立地≥50％；
45、任一个rf中的氟原子数独立地≥4；
46、氟元素在所述聚合物poly中的质量占比为15％～44％。
47、在一些实施方式中，所述聚合物poly满足如下特征中的一项或多项：
48、任一个rf中的氟取代率独立地≥55％；
49、任一个rf中的氟原子数独立地≥5，可选地，任一个rf中的氟原子数独立地为5～15；
50、氟元素在所述聚合物poly中的质量占比为15％～41％，可选地为20％～41％。
51、可以通过控制rf中的氟取代率，通过控制rf中的氟原子数，和通过控制氟元素在聚合物poly中的质量占比中的一种或多种方式，较佳地促进锂离子均匀沉积，抑制锂枝晶的形成，提高锂离子循环寿命和减少短路风险，并可缓解锂金属负极侧体积膨胀，此外，还可以有利于聚合物层应用在以大电流密度进行充放电循环的锂金属二次电池中。
52、以通过控制氟元素在聚合物poly中的质量占比为例，有利于实现锂金属电池中锂枝晶沉积形貌的改善和锂金属负极体积膨胀的缓解，有利于聚合物层应用在以大电流密度进行充放电循环的锂金属二次电池中。
53、在一些实施方式中，所述聚合物poly满足如下特征中的一项或多项：
54、任一个rf独立地含有2～10个主链碳原子；
55、任一个rf中的碳原子数独立地为选自2～10的整数。
56、在一些实施方式中，所述聚合物poly满足如下特征中的一项或多项：
57、任一个rf独立地含有2～8个主链碳原子，可选地，任一个rf独立地含有3～8个主链碳原子；
58、任一个rf中的碳原子数独立地为选自2～8的整数，可选地，任一个rf中的碳原子数独立地为选自3～8的整数。
59、可以通过控制rf中碳原子数实现对rf侧链的长度调节，从而赋予聚合物层合适的弹性，较佳地抑制聚合物层在大体积形变下的破裂。
60、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，一个、多个或全部rf中独立地含有选自碘、氮、氧、硫、硅、硼和磷构成的组中的一种或多种杂原子；
61、可选地，一个、多个或全部rf中任一种所述杂原子的数量独立地为1个或多个；
62、进一步可选地，一个、多个或全部rf中任一种所述杂原子的数量选自1个或2～6个。
63、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，一个、多个或全部rf满足如下特征中的一项或多项：
64、一个、多个或全部rf中氧原子的个数为1、2、3、4或5个；
65、一个、多个或全部rf中氮原子的个数为1、2或3个；
66、一个、多个或全部rf中硫原子的个数为1、2或3个；
67、一个、多个或全部rf中磷原子的个数为1或2个；
68、一个、多个或全部rf中碘原子的个数为1、2、3、4、5或6个；
69、一个、多个或全部rf中硅原子的个数为1或2个；和
70、一个、多个或全部rf中硼原子的个数为1或2个。
71、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，一个、多个或全部rf中含有一个或多个选自碘基、-nr12-、-o-、-s-、-s(o)2-、>si<、>b-和>p(＝o)-构成的组中的原子或原子团，其中，r12为h或c1-3烷基；
72、可选地，r12为h或甲基；
73、进一步可选地，r12为h。
74、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，一个、多个或全部rf中含有一个或多个选自-o-、-s(o)2-和-(o＝)p(o-)2构成的组中的原子或原子团；
75、可选地，一个、多个或全部rf中含有一个或多个-o-；
76、可选地，一个、多个或全部rf中含有-s(o)2f；
77、可选地，一个、多个或全部rf中含有-(o＝)p(o-)2。
78、通过在rf中引入除氟原子以外的其他杂原子，比如碘、氮、氧、硫、硅、硼、磷等中的一种或多种杂原子，可以赋予聚合物层特殊性能。比如，磷元素通过具有一定的阻燃效果。又如，碘元素也可发挥一定的调控锂离子沉积的作用。又如，氟磺酰基(-s(＝o)2f)对于改善聚合物层的离子电导率和促进锂离子均匀沉积具有一定的作用。
79、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，任一个rf独立地为直链结构或支链结构。
80、直链的rf有利于提高聚合物材料的弹性。侧链的rf有利于提高电解质膜的溶胀能力，进而提高离子电导率。
81、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，任一个rf独立地为饱和结构或不饱和结构。
82、氟取代的脂肪族链具有饱和结构时，可赋予聚合物poly的分子链较高的活动能力，对于改善聚合物层的弹性调控有利。此外，通过在rf中引入不饱和键，可以将聚合物层进行交联，增强聚合物保护层的弹性模量。
83、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，任一个rf的结构独立地如式(iii-1)、式(iii-2)或式(iii-3)所示：
84、
85、其中，
86、在式(iii-1)中，m3为选自2～10的整数；r31、r32和r3每次出现，各自独立地为h或f；式(iii-1)所示结构中含有至少4个f原子；
87、在式(iii-2)中，m4a和m4b各自独立地为选自1～9的整数；r41a、r42a、r4a、r41b、r42b和r4b每次出现，各自独立地为h或f；式(iii-2)所示结构中含有至少4个f原子；
88、在式(iii-3)中，m5为选自2～10的整数；r51和r52每次出现，各自独立地为h或f；式(iii-3)所示结构中含有至少4个f原子。
89、在一些实施方式中，所述聚合物poly满足如下特征中的一项或多项：
90、m3为选自3～10的整数；可选地，m3为选自3～8的整数；
91、m4a和m4b各自独立地为选自2～9的整数；可选地，m4a和m4b各自独立地为选自2～8的整数；进一步可选地，m4a和m4b各自独立地为选自3～8的整数；更进一步可选地，m4a和m4b各自独立地为选自3～6的整数
92、m5为选自3～10的整数；可选地，m5为选自3～8的整数。
93、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，rf的结构均如式(iii-1)所示；或者，rf的结构均如式(iii-2)所示；或者，rf的结构均如式(iii-3)所示。
94、其中，式iii-1结构为线性的饱和氟代脂肪族链，一方面，可赋予聚合物层较佳的弹性，减少或避免聚合物层在大体积形变下的破裂，另一方面，可通过氟元素有效促进锂离子的均匀沉积，抑制锂枝晶的形成，缓解锂金属负极侧体积膨胀。
95、式iii-2结构可引入具有磷元素，此外，其中的磷酸酯基具有阻燃作用，有利于提高电芯的安全性能。
96、式iii-3结构可引入氟磺酰基。对于改善聚合物层的离子电导率具有一定的积极作用。
97、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，式(iii-1)每次出现，其中的h原子个数为0、1、2、3或4个；式(iii-2)每次出现，其中的h原子个数为0、1、2、3、4、5或6个；式(iii-3)每次出现，其中的h原子个数为0、1、2、3或4个；
98、可选地，式(iii-1)中的h原子个数为0；
99、可选地，式(iii-2)中的h原子个数为0；
100、可选地，式(iii-3)中的h原子个数为0。
101、通过控制h原子个数，可以实现对可供氟元素取代的位点数量的调控。
102、在一些实施方式中，在所述聚合物poly的结构中，任一个rf独立地为如下任一结构：
103、
104、在一些实施方式中，所述聚合物poly的数均分子量选自10kda～200kda；
105、可选地，所述聚合物poly的数均分子量选自40kda～100kda；
106、进一步可选地，所述聚合物poly的数均分子量选自50kda～80kda。
107、通过调节聚合物poly的聚合度或分子量，可以调节聚合物poly的分子链长，可以既实现对锂金属的有效包覆，又能维持稳定的化学连接，还能影响聚合物层的致密性和均匀程度。
108、在一些实施方式中，所述含锂金属包含锂单质或锂合金；
109、可选地，所述锂合金中含有锂元素，还含有银、镁、铝、金、锌、锡、铜、镍和钛中的一种或多种元素。
110、在一些实施方式中，所述含锂金属中的锂金属相对于所述聚合物poly的量大于等于催化剂量，以摩尔数比计。
111、在本技术提供的锂金属负极材料中，含锂金属只需要能够提供催化剂量，即可顺利催化氰基烯类羧酸衍生物单体(如氰基丙烯酸衍生物单体)在含锂金属表面的原位聚合反应。锂金属相对于聚合物poly的量只需催化剂量的接触，即可催化氰基烯类羧酸衍生物单体(如氰基丙烯酸衍生物单体)在锂金属表面的原位聚合反应。
112、第二方面，本技术提供了一种负极极片，其包括层叠设置的含锂层和聚合物层，且所述负极极片包含本技术第一方面所述的锂金属负极材料；
113、所述含锂层包含所述锂金属负极材料中的含锂金属，所述聚合物层中包含所述锂金属负极材料中的聚合物poly。
114、该负极极片包括同时分布于含锂层和聚合物层的锂金属负极材料，在负极极片的至少一侧，含锂层通过化学键合方式稳定地连接有致密且均匀的聚合物层，该聚合物层兼具一定的弹性、柔性和溶胀性，能够使聚合物层与含锂层之间、聚合物层与隔离膜之间牢固、紧密、持久地贴合，可以较好地适应充电过程中负极侧的较大体积膨胀，能够在锂金属二次电池负极处起到较长时间的保护层作用。该聚合物层可有效抑制电解液与锂金属间的接触反应，减少电解液和锂金属的消耗，提高库伦效率，延长循环寿命，还可利用锂金属负极材料中的氟代脂肪族链rf促进锂离子均匀沉积，抑制锂枝晶的形成，缓解锂金属负极侧体积膨胀，此外，聚合物层的弹性、柔性和溶胀性综合性能在促进聚合物层与含锂层之间紧密贴合外，还有利于发挥良好的离子电导率，有利于降低界面极化、减少界面阻抗，从而可以在聚合物层存在情况下使锂金属二次电池实现较高的能量密度、功率密度、充放电循环稳定性和较高的安全性能。
115、在一些实施方式中，所述含锂层基本由所述含锂金属组成；
116、可选地，所述含锂层的材质为锂单质；
117、另可选地，所述含锂层的材质为锂合金。
118、在一些实施方式中，所述聚合物层中还含有第一电解液，所述第一电解液含有锂盐和第一电解液溶剂。
119、在一些实施方式中，所述的负极极片满足如下特征中的一项或多项；
120、所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、高氯酸锂和双乙二酸硼酸锂中的一种或多种；
121、所述第一电解液溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二苯酯、碳酸二丁酯、碳酸丁烯酯、乙二醇二甲醚、四氢呋喃、二氧五环、甲基九氟正丁基醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、八氟戊基-四氟乙基醚、1,2-二(氰乙氧基)乙烷、二苯醚和18-冠醚-6中的一种或多种。
122、在一些实施方式中，所述锂盐在所述第一电解液中的浓度选自0.2mol/l～8mol/l；
123、可选地，所述锂盐在所述第一电解液中的浓度选自0.5mol/l～5mol/l；
124、进一步可选地，所述锂盐在所述第一电解液中的浓度选自0.5mol/l～2mol/l。
125、锂金属负极材料的聚合物层中包含电解液(可记为第一电解液)，第一电解液中锂盐的浓度可以影响锂离子的沉积形貌。锂盐浓度可以改变电解液中li+的溶剂化作用，进而影响固态电解质界面膜(sei膜)的组成和锂离子的沉积形貌。通过控制电解液中的锂盐在更合适的浓度，更有利于促进锂离子致密均匀沉积和减小负极侧体积膨胀。此外，通过控制电解液中的锂盐在更合适的浓度，还可以使聚合物层具有更合适的机械性能，如柔性和弹性等，还可以在充放电时实现更佳的锂离子传导能力。锂盐浓度偏高时，有可能会使聚合物层的机械性能偏离较优范围，锂盐浓度偏低时，充放电时的锂离子传导能力有可能偏离较范围。
126、在一些实施方式中，所述第一电解液在所述聚合物层中的质量占比为20％～80％；
127、可选地，所述第一电解液在所述聚合物层中的质量占比为30％～60％；
128、进一步可选地，所述第一电解液在所述聚合物层中的质量占比为40％～60％；
129、更进一步可选地，所述第一电解液在所述聚合物层中的质量占比为40％～55％。
130、在一些实施方式中，所述聚合物poly和所述第一电解液的质量比为4:1至0.25:1；
131、可选地，所述聚合物poly和所述第一电解液的质量比为3:1至0.5:1；
132、进一步可选地，所述聚合物poly和所述第一电解液的质量比为2.5:1至1:1；
133、更进一步可选地，所述聚合物poly和所述第一电解液的质量比为7:3至2:1。
134、通过控制第一电解液在聚合物层中的质量占比或控制聚合物poly和聚合物层中第一电解液的质量比在更合适的范围内，可调节电解液在聚合物层中具有更合适的质量占比。聚合物层中电解液的质量占比可以影响保护层的弹性模量和离子电导率。第一电解液中，一定含量锂盐和溶剂(记为第一电解液溶剂)的存在可以对聚合物层起到塑化作用，可提高聚合物层的弹性。另外，在原位聚合反应形成聚合物层的过程中，第一电解液中的锂盐和溶剂可以被纳入到聚合物层内部，使得该聚合物层在微观尺度上具有海绵状疏松多孔结构，且孔隙被电解液填充，可以为后续锂离子的传输提供通路。
135、在一些实施方式中，基于所述第一电解液，所述聚合物层在25℃的溶胀率为8％～65％；
136、进一步可选地，所述聚合物层在25℃的溶胀率为15％～55％；
137、更进一步可选地，所述聚合物层在25℃的溶胀率为18％～44％；
138、更进一步可选地，所述聚合物层在25℃的溶胀率为30％～40％。
139、在一些实施方式中，基于所述第一电解液，溶胀后的所述聚合物层在25℃的离子电导率选自0.001ms/cm至5ms/cm；
140、可选地，溶胀后的所述聚合物层在25℃时的离子电导率选自0.1ms/cm至5ms/cm；
141、另可选地，溶胀后的所述聚合物层在25℃时的离子电导率选自0.5ms/cm至5ms/cm；
142、另可选地，溶胀后的所述聚合物层在25℃时的离子电导率选自0.9ms/cm至4.8ms/cm；
143、另可选地，溶胀后的所述聚合物层在25℃时的离子电导率选自0.95ms/cm至2.6ms/cm。
144、在一些实施方式中，所述聚合物层的厚度为5nm～10μm；
145、可选地，所述聚合物层的厚度为0.02μm～8μm；
146、进一步可选地，所述聚合物层的厚度为0.05μm～8μm；
147、更进一步可选地，所述聚合物层的厚度为0.05μm～5μm；
148、更进一步可选地，所述聚合物层的厚度为0.1μm～5μm。
149、可以将含锂金属表面的聚合物层厚度控制在较薄的纳米尺度，此时，更有利于组装而得的电芯表现出更小的界面阻抗。
150、在一些实施方式中，所述聚合物层在25℃的弹性模量为0.1mpa～65mpa；
151、可选地，所述聚合物层在25℃的弹性模量为0.5mpa～50mpa；
152、进一步可选地，所述聚合物层在25℃的弹性模量为10mpa～46mpa；
153、更进一步可选地，所述聚合物层在25℃的弹性模量为18mpa～41mpa；
154、更进一步可选地，所述聚合物层在25℃的弹性模量为29mpa～41mpa。
155、在一些实施方式中，所述聚合物层在25℃的弹性形变范围为55％～350％；
156、可选地，所述聚合物层在25℃的弹性形变范围为150％～350％；
157、进一步可选地，所述聚合物层在25℃的弹性形变范围为150％～300％；
158、更进一步可选地，所述聚合物层在25℃的弹性形变范围为168％～280％。
159、通过将聚合物层的弹性模量、弹性形变范围等参数控制在更为合适的范围，有利于使聚合物层具有更合适的弹性，更好地促进聚合物层与含锂金属层之间紧密接触，减小界面阻抗，有利于实现更好的能量密度和功率密度。
160、第三方面，本技术提供了一种锂金属二次电池，其包括正极极片、隔离膜和本技术第二方面所述负极极片，所述隔离膜设置于所述正极极片和所述负极极片之间，所述聚合物层设置于所述负极极片靠近所述隔离膜的一侧。
161、该锂金属二次电池中的负极极片包括同时分布于含锂层和聚合物层的锂金属负极材料，在负极极片的至少一侧，含锂层通过化学键合方式稳定地连接有致密且均匀的聚合物层，该聚合物层兼具一定的弹性、柔性和溶胀性，能够使聚合物层与含锂层之间、聚合物层与隔离膜之间牢固、紧密、持久地贴合，可以较好地适应充电过程中负极侧的较大体积膨胀，能够在锂金属二次电池负极处起到较长时间的保护层作用。该聚合物层可有效抑制电解液与锂金属间的接触反应，减少电解液和锂金属的消耗，提高库伦效率，延长循环寿命，还可利用锂金属负极材料中的氟代脂肪族链rf促进锂离子均匀沉积，抑制锂枝晶的形成，缓解锂金属负极侧体积膨胀，此外，聚合物层的弹性、柔性和溶胀性综合性能在促进聚合物层与含锂层之间紧密贴合外，还有利于发挥良好的离子电导率，有利于降低界面极化、减少界面阻抗，从而可以在聚合物层存在情况下使锂金属二次电池实现较高的能量密度、功率密度、充放电循环稳定性和较高的安全性能。
162、此外，通过抑制电解液与锂金属间的接触反应，减少电解液和锂金属的消耗，还可以改善电池的库伦效率。
163、在一些实施方式中，所述锂金属二次电池还包括第二电解质，所述第二电解质和所述聚合物层中第一电解液的成分可以相同或不同。
164、第四方面，本技术提供了一种用电装置，其包括本技术第三方面所述锂金属二次电池。
165、第五方面，本技术提供了一种单体组合物在制备负极极片或锂金属二次电池中的应用，所述单体组合物包括式(m1)所示第一单体和式(m2)所示第二单体：
166、
167、其中，x1、x2、y1、y2、a1、a2、rf和rd分别如本技术第一方面中所定义；z如本技术第一方面所定义；y1和y2中至少一种为氰基；
168、所述负极极片含有锂金属；
169、所述第一单体和所述第二单体用于形成键连于所述负极极片中锂金属的聚合物层。
170、单体组合物中的第一单体和第二单体都是一种氰基丙烯酸衍生物，其中的氰基可与负极极片基体最外层中的锂接触形成化学连接，其中的碳碳双键可在锂催化下发生原位聚合反应，从而制备得到本技术第一方面的锂金属负极材料，此时，在负极的含锂层表面可形成牢固连接的、致密且均匀的聚合物层，该聚合物层兼具一定的弹性、柔性和溶胀性，可较长时间地发挥保护层作用。
171、在一些实施方式中，所述的应用包括如下步骤：所述第一单体和所述第二单体共同接触所述含锂层中锂金属，经原位聚合反应形成所述聚合物层。
172、在一些实施方式中，所述负极极片如本技术第二方面所定义，所述锂金属二次电池如本技术第三方面所定义。
173、第六方面，本技术提供了一种负极极片的制备方法，其包括如下步骤：
174、提供负极极片基体，所述负极极片基片的至少一侧的最外层为含锂层，所述含锂层包含锂金属；还提供含有单体组合物以及第一电解液的反应混合物；
175、将所述反应混合物涂覆于所述负极极片基体至少一侧的所述含锂层表面上，使所述单体组合物接触到至少催化剂量的锂金属，所述单体组合物经原位聚合反应形成键连于所述含锂层中锂金属的聚合物poly；
176、其中，所述单体组合物如本技术第五方面中所定义；
177、所述第一电解液如本技术第二方面中所定义。
178、在第一电解液存在条件下，单体组合物中的氰基可与负极极片基体最外层中的锂接触形成化学连接(进一步地，共价连接)，其中的碳碳双键可在锂催化下发生原位聚合反应，形成前述聚合物poly，从而制备得到本技术第一方面的锂金属负极材料，此时，在负极的含锂层表面可形成牢固连接的、致密且均匀的聚合物层，该聚合物层兼具一定的弹性、柔性和溶胀性，可较长时间地发挥保护层作用。相比于传统技术中的物理涂覆方式的聚合物涂层，本技术中形成的聚合物层不仅通过化学连接稳定地结合在含锂层表面，可减少、避免或有效延迟聚合物层在充放电过程中从含锂层表面脱落。此外，本技术的聚合物层致密而均匀，还利用原位聚合反应可将聚合物层的厚度控制在纳米尺度，使组装而得的电芯可表现出较小的界面阻抗。
179、在一些实施方式中，所述原位聚合的反应温度选自30℃～100℃；
180、可选地，所述原位聚合的反应温度选自30℃～60℃；
181、另可选地，所述原位聚合的反应温度选自40℃～80℃。
182、在一些实施方式中，所述原位聚合的反应时间选自0.1h～24h；
183、可选地，所述原位聚合的反应时间选自0.1h～12h；
184、进一步可选地，所述原位聚合的反应时间选自0.1h～6h。
185、在一些实施方式中，所述负极极片基体表面形成有本技术第二方面中的所述聚合物层。
186、在一些实施方式中，所述负极极片基体为纯锂片或锂合金；
187、可选地，所述锂元素在所述锂合金中的质量占比≥50％。
188、所述负极极片基体为纯锂片或锂合金时，电池负极极片还可以再额外引入负极集流体以便于装配极耳，也可以使用覆盖有聚合物层的纯锂片作为负极极片。
189、在一些实施方式中，所述负极极片如本技术第二方面中所定义。
190、本技术的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本技术的其他特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。
1.一种锂金属负极材料，其特征在于，包括含锂金属以及键连于所述含锂金属中锂金属的聚合物poly，所述聚合物poly具有线性碳链以及接枝于所述线性碳链侧基的第一侧链和第二侧链，所述第一侧链含有氟代脂肪族链rf，所述第二侧链含有eo嵌段，所述eo嵌段的结构为*-(ch2ch2o)z-，z为正整数，*表示指向所述线性碳链的连接位点。
2.根据权利要求1所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，所述第一侧链的数量为m，所述第二侧链的数量为n；其中，m和n各自独立地为大于等于8的整数；
3.根据权利要求2所述的锂金属负极材料，其特征在于，所述聚合物poly满足如下特征中的一项或多项：
4.根据权利要求1～3中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，z为选自2～10的整数；
5.根据权利要求1～4中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，所述聚合物poly包含(u1)所示结构的重复单元以及式(u2)所示结构的重复单元：
6.根据权利要求5所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，x1和x2每次出现，各自独立地为h或者为氰基、硝基或-nr21r22；其中，r21和r22各自独立地为h或c1-3烷基；
7.根据权利要求5或6所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，a1和a2每次出现，各自独立地为o、s或nh；
8.根据权利要求5～7中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，rd为c1-4烃基；
9.根据权利要求5～8中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，包含m个式(u1)所示重复单元以及n个式(u2)所示重复单元；m和n如权利要求2或3所定义；
10.根据权利要求1～9中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，所述聚合物poly满足如下特征中的一项或多项：
11.根据权利要求10所述的锂金属负极材料，其特征在于，所述聚合物poly满足如下特征中的一项或多项：
12.根据权利要求1～11中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，所述聚合物poly满足如下特征中的一项或多项：
13.根据权利要求12所述的锂金属负极材料，其特征在于，所述聚合物poly满足如下特征中的一项或多项：
14.根据权利要求1～13中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，一个、多个或全部rf中独立地含有选自碘、氮、氧、硫、硅、硼和磷构成的组中的一种或多种杂原子；
15.根据权利要求14所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，一个、多个或全部rf满足如下特征中的一项或多项：
16.根据权利要求14～15中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，一个、多个或全部rf中含有一个或多个选自碘基、-nr12-、-o-、-s-、-s(o)2-、>si<、>b-和>p(＝o)-构成的组中的原子或原子团，其中，r12为h或c1-3烷基；
17.根据权利要求14～16中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，一个、多个或全部rf中含有一个或多个选自-o-、-s(o)2-和-(o＝)p(o-)2构成的组中的原子或原子团；
18.根据权利要求1～17中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，任一个rf独立地为直链结构或支链结构。
19.根据权利要求1～18中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，任一个rf独立地为饱和结构或不饱和结构。
20.根据权利要求1～19中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，任一个rf的结构独立地如式(iii-1)、式(iii-2)或式(iii-3)所示：
21.根据权利要求20所述的锂金属负极材料，其特征在于，所述聚合物poly满足如下特征中的一项或多项：
22.根据权利要求20或21所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，rf的结构均如式(iii-1)所示；或者，rf的结构均如式(iii-2)所示；或者，rf的结构均如式(iii-3)所示。
23.根据权利要求20～22中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，式(iii-1)每次出现，其中的h原子个数为0、1、2、3或4个；式(iii-2)每次出现，其中的h原子个数为0、1、2、3、4、5或6个；式(iii-3)每次出现，其中的h原子个数为0、1、2、3或4个；
24.根据权利要求1～23中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，在所述聚合物poly的结构中，任一个rf独立地为如下任一结构：
25.根据权利要求1～24中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，所述聚合物poly的数均分子量选自10kda～200kda；
26.根据权利要求1～25中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，所述含锂金属包含锂单质或锂合金；
27.根据权利要求1～26中任一项所述的锂金属负极材料，其特征在于，所述含锂金属中的锂金属相对于所述聚合物poly的量大于等于催化剂量，以摩尔数比计。
28.一种负极极片，其特征在于，包括层叠设置的含锂层和聚合物层，且所述负极极片包含权利要求1～27中任一项所述的锂金属负极材料；
29.根据权利要求28所述的负极极片，其特征在于，所述含锂层基本上由所述含锂金属组成；
30.根据权利要求28或29所述的负极极片，其特征在于，所述聚合物层中还含有第一电解液，所述第一电解液含有锂盐和第一电解液溶剂。
31.根据权利要求28～30中任一项所述的负极极片，其特征在于，满足如下特征中的一项或多项；
32.根据权利要求30～31中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述锂盐在所述第一电解液中的浓度选自0.2mol/l～8mol/l；
33.根据权利要求30～32中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述第一电解液在所述聚合物层中的质量占比为20％～80％；
34.根据权利要求30～33中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述聚合物poly和所述第一电解液的质量比为4:1至0.25:1；
35.根据权利要求30～34中任一项所述的负极极片，其特征在于，基于所述第一电解液，所述聚合物层在25℃的溶胀率为8％～65％；
36.根据权利要求30～35中任一项所述的负极极片，其特征在于，基于所述第一电解液，溶胀后的所述聚合物层在25℃的离子电导率选自0.001ms/cm至5ms/cm；
37.根据权利要求28～36中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述聚合物层的厚度为5nm～10μm；
38.根据权利要求28～37中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述聚合物层在25℃的弹性模量为0.1mpa～65mpa；
39.根据权利要求28～38中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述聚合物层在25℃的弹性形变范围为55％～350％；
40.一种锂金属二次电池，其特征在于，包括正极极片、隔离膜和权利要求28～39中任一项所述负极极片，所述隔离膜设置于所述正极极片和所述负极极片之间，所述聚合物层设置于所述负极极片靠近所述隔离膜的一侧。
41.根据权利要求40所述的锂金属二次电池，其特征在于，所述锂金属二次电池还包括第二电解质，所述第二电解质和所述聚合物层中第一电解液的成分可以相同或不同。
42.一种用电装置，其特征在于，其包括权利要求40或41所述锂金属二次电池。
43.一种单体组合物在制备负极极片或锂金属二次电池中的应用，其特征在于，所述单体组合物包括式(m1)所示第一单体和式(m2)所示第二单体：
44.根据权利要求43所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：所述第一单体和所述第二单体共同接触所述含锂层中锂金属，经原位聚合反应形成所述聚合物层。
45.根据权利要求43或44所述的应用，其特征在于，所述负极极片如权利要求27～40中任一项所定义，所述锂金属二次电池如权利要求40或41所定义。
46.一种负极极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
47.根据权利要求46所述的制备方法，其特征在于，所述原位聚合的反应温度选自30℃～100℃；
48.根据权利要求46～47中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述原位聚合的反应时间选自0.1h～24h；
49.根据权利要求46～48中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述负极极片基体表面形成有权利要求27～40任一项中的所述聚合物层。
50.根据权利要求46～49中任一项所述的制备方法，其中，所述负极极片基体为纯锂片或锂合金；
51.根据权利要求46～50中任一项所述的制备方法，其中，所述负极极片如权利要求27～40任一项中所定义。
