鋰金屬電池的制作方法

本申請要求2015年5月15日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2015-0068184的權益，將其公開內容完全引入本文作為參考。
技術領域：
本公開內容涉及包括鋰負極的鋰金屬電池。
背景技術：
：鋰二次電池是在不同的當前可用的二次電池中具有最高能量密度的高性能電池，并且可應用于多種領域例如電動車。鋰二次電池可使用鋰金屬薄膜作為負極。當使用鋰金屬薄膜作為負極時，其可由于鋰的高反應性而在充電或放電期間與液體電解質為高度反應性的，或者可導致在鋰薄膜負極上的枝晶生長。因此，包括這樣的鋰金屬薄膜的鋰二次電池可具有降低的壽命和穩定性。因此，對于在這方面的改進存在需要。技術實現要素：提供包括具有良好的機械性質的保護層的鋰金屬電池。另外的方面將在以下描述中部分地闡明，并且部分地將從所述描述明晰，或者可通過所呈現的示例性實施方式的實踐而獲知。根據示例性實施方式的方面，鋰金屬電池包括：正極；鋰負極；設置在所述正極和所述鋰負極之間的液體電解質；和保護層，其中所述保護層設置于所述鋰負極的至少一部分上并且包括選自聚(乙烯醇)和聚(乙烯醇)共混物的至少一種第一聚合物。附圖說明圖1和2為各自說明根據示例性實施方式的鋰金屬電池的結構的示意 圖；圖3顯示關于分別根據實施例11、12和14以及對比例2制備的聚(乙烯醇)膜的X-射線衍射(XRD)分析的結果；圖4顯示關于分別根據實施例11、12和14制備的聚(乙烯醇)膜的差示掃描量熱法(DSC)的結果；圖5和6顯示由對使用分別根據實施例1和對比例1制備的負極的對稱單元電池進行的阻抗測量獲得的奈奎斯特圖；圖7為顯示關于根據實施例6和對比例3制備的硬幣半單元電池的充電和放電特性的圖；圖8A和8B各自為顯示關于根據實施例6和7制備的鋰金屬電池的放電容量以及充電和放電效率的變化的圖；圖9A和9B各自為顯示關于根據對比例3制備的鋰金屬電池的放電容量以及充電和放電效率的變化的圖；圖10為顯示根據實施例6和對比例3制備的鋰金屬電池的倍率性能的圖；圖11為顯示根據在根據實施例11-15制備的聚(乙烯醇)膜中包含的鋰量的在室溫下的離子電導率的變化的圖；圖12A為顯示關于分別根據實施例11和12、以及對比例2制備的聚(乙烯醇)膜的應力-應變曲線的圖，和圖12B為顯示根據在分別根據實施例11和12以及對比例2制備的聚(乙烯醇)膜中包含的鋰量的伸長率的變化的圖；圖13A和13B各自為顯示分別根據實施例8和16制備的鋰金屬電池的放電容量的變化的圖；圖14和15各自為顯示分別根據實施例9和10制備的鋰金屬電池的容量保持率結果的圖；和圖16顯示關于使用根據實施例1制備的組合物的保護層的熱重分析的結果。具體實施方式現在將詳細介紹用于鋰金屬電池的負極和包括所述負極的鋰金屬電池的示例性實施方式，其實例示于附圖中，其中相同的附圖標記始終是指相同的元件。在這點上，本示例性實施方式可具有不同的形式并且不應解釋為限 于本文中闡述的描述。因此，以下僅通過參照附圖描述示例性實施方式以解釋本描述的各方面。如本文中使用的，術語“和/或”包括相關列舉項目的一個或多個的任意和全部組合。表述例如“...的至少一個(種)”當在要素列表之前或之后時修飾整個要素列表而不是修飾該列表的單獨要素。根據示例性實施方式，鋰金屬電池可包括鋰負極、正極、設置在所述鋰負極和所述正極之間的液體電解質、和設置于所述鋰負極的至少一部分上并且包括選自聚(乙烯醇)(PVA)和PVA共混物的至少一種第一聚合物的保護層。所述保護層可具有在25℃的溫度下至少約10.0MPa的拉伸模量和在25℃的溫度下至少約50％的伸長率。此外，所述保護層可具有在25℃的溫度下至少約5.0MPa的剝離強度。所述鋰負極可包括鋰金屬或鋰金屬合金電極。所述保護層可，例如，設置在所述鋰負極上。例如，所述保護層在25℃的溫度下可具有在約20MPa-約1,000MPa范圍內的拉伸模量和至少約10.0MPa的剝離強度。此外，例如，所述保護層可具有至少約100％的伸長率。所述第一聚合物可具有交聯結構。當通過使用具有交聯結構的第一聚合物形成所述保護層時，所述保護層的機械強度可進一步改善。所述具有交聯結構的第一聚合物可通過將交聯劑引入所述第一聚合物而獲得。鋰負極具有大的每單位重量的電容量，并且因此可用于實現高容量電池。然而，由于在鋰負極中鋰離子的嵌入/脫嵌期間的枝晶形成和生長，鋰金屬電池可導致在正極和鋰負極之間的短路。此外，鋰負極對于電解質是高度反應性的，導致與電解質的副反應或者鋰金屬電池的循環壽命的劣化。根據鋰電池的反復的充電和放電，隨著電池體積和厚度的變化而出現問題，導致鋰從鋰負極的脫出。在這點上，需要可對鋰金屬表面進行補償的保護層。根據示例性實施方式的保護層可包括選自以廉價的制造成本制備的聚(乙烯醇)和聚(乙烯醇)共混物的至少一種聚合物。當所述第一聚合物形成于所述鋰負極的至少一部分上時，所述第一聚合物相應地包括具有羥基的聚(乙烯醇)，從而總體上呈現出極性。在這點上，可有效地減少非極性電解質和所述鋰負極之間的反應。此外，通過在所述鋰負極的表面上更均勻地保持電流和離子分布，可使所述電解質和所述鋰負極之間的界面穩定化，并且因 此，可抑制所述鋰金屬表面上的枝晶形成和生長。此外，由于所述第一聚合物的極性，所述第一聚合物幾乎不溶于基于碳酸酯的有機溶劑、基于醚的有機溶劑、和離子液體中。因此，與相關領域中的基于聚氧乙烯的保護層不同的本發明構思的保護層具有優異的對液體電解質例如基于碳酸酯的有機溶劑的化學耐受性。此外，本發明構思的保護層還具有如下的優異效果：抑制由保護層中的裂紋等導致的在電池內的短路。根據示例性實施方式的保護層可具有優異的機械性質例如拉伸模量和伸長率。此外，所述保護層的第一聚合物中包括的羥基的氫可與所述鋰金屬表面上的羥基的氧形成氫鍵。因此，所述保護層可具有大的對所述鋰負極的結合強度，并且因此，在反復的充電和放電期間，可防止所述保護層降低其結合強度。當所述鋰金屬電池包括根據示例性實施方式的保護層時，由于聚(乙烯醇)或聚(乙烯醇)共混物的強的粘附強度，所述鋰金屬在鋰金屬電池的充電和放電期間可被均勻地配置，從而使鋰穩定化并且改善鋰金屬電池的延長的壽命功能。此外，所述保護層可容易地涂覆在所述鋰金屬表面上，并且因此基于優異的成膜特性，所述保護層針對所述電池的充電和放電期間的體積變化可為穩定的。此外，基于鋰鹽的優異溶解，所述保護層可具有優異的離子電導率。構成所述保護層的所述第一聚合物的重均分子量可為約30,000道爾頓或更大，例如在約50,000-約200,000道爾頓的范圍內，或者例如在約80,000-約100,000道爾頓的范圍內。所述第一聚合物的平均聚合度可在約500-約3,000的范圍內。當所述第一聚合物的重均分子量Mw小于30,000道爾頓時，所述保護層可具有劣化的機械性質。當所述第一聚合物的重均分子量和平均聚合度在以上范圍內時，所述保護層可具有優異的膜性質以及優異的拉伸模量和伸長率。當所述第一聚合物包括聚(乙烯醇)(PVA)時，根據PVA的重均分子量的游離羥基的數量如下。當PVA的重均分子量為約200K道爾頓(此處，K為103)時，游離羥基的數量可為約4,500，當PVA的重均分子量為約130K道爾頓時，游離羥基的數量可為約3,000，當PVA的重均分子量為約98K道爾頓時，游離羥基的數量可為約2,000，和當PVA的重均分子量為約50K道爾頓時，游離羥基的數量可為約1,000。所述第一聚合物的皂化值可為約85摩爾％或更大，例如，在約85摩爾％-約99.9摩爾％的范圍內，例如，在約88摩爾％-約99摩爾％或者例如約95摩爾％-約99摩爾％的范圍內。當所述第一聚合物的皂化值在以上范圍內時，所述保護層可具有優異的膜性質以及與所述保護層和所述鋰負極之間的表面有關的表面性質。此外，所述保護層還可具有優異的拉伸模量和伸長率。關于所述保護層和所述鋰負極之間的剝離強度，本發明構思的保護層可具有與相關領域中的保護層的剝離強度相比改善的剝離強度。所述第一聚合物的玻璃化轉變溫度可在約20℃-約100℃例如約40℃-約80℃的范圍內。在這點上，包括所述第一聚合物的保護層可具有優異的熱性質。因此，當使用包括所述保護層的鋰金屬電池時，可制造具有優異的循環性質的鋰電池。根據實施方式的保護層可包括鋰鹽。當所述保護層包括i)PVA或者PVA共混物、和ii)鋰鹽時，所述保護層可具有無定形結構。此處，i)PVA或PVA共混物和ii)鋰鹽的混合重量比可在約0.35:1-約3:1和例如約0.375:1(3:8)-約0.75:1(3:4)的范圍內。在另一示例性實施方式中，所述保護層中的i)PVA或PVA共混物和ii)鋰鹽的混合重量比可為約3:1、約3:2、約0.75:1(3:4)、或者約0.375:1(3:8)。當i)PVA或PVA共混物和ii)鋰鹽的混合重量比在約0.375:1(3:8)-約0.75:1(3:4)的范圍內時，所述保護層可具有100％無定形結構。當所述保護層如上所述具有無定形結構時，所述保護層可具有改善的離子電導率。在25℃的溫度下，所述保護層的離子電導率可為至少1x10-5S/cm。根據關于根據示例性實施方式的保護層的X-射線衍射分析，所述保護層具有在約12.5°-約27.5°的2θ處的擁有約3°-約7°的半高寬的主峰。當所述主峰的半高寬在以上范圍內時，構成所述保護層的所述第一聚合物可具有具有優化的可結晶性和無定形性質。所述聚(乙烯醇)共混物可包括聚乙烯醇以及與聚乙烯醇高度混溶并且在基于碳酸酯的有機溶劑中較少能溶或者不能溶解的第二聚合物。所述第二聚合物可包括例如選自如下的至少一種：基于丙烯酰基的樹脂、基于甲基丙烯酰基的樹脂、和聚丙烯腈。在一些實施方式中，所述第二聚合物可包括例如選自如下的至少一種：聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸甲 酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丙酯)、聚(丙烯酸丙酯)、聚(丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸戊酯)、聚(丙烯酸戊酯)、聚(甲基丙烯酸環己酯)、聚(丙烯酸環己酯)、聚(甲基丙烯酸己酯)、聚(丙烯酸己酯)、聚(丙烯酸縮水甘油酯)、聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯)、和聚(丙烯腈)。所述第二聚合物的量可在約0.1重量份-約100重量份、例如約10重量份-約50重量份或者例如約10重量份-約30重量份的范圍內，基于100重量份的所述第一聚合物。在根據實施方式的保護層中，PVA可將高分子量PVA和低分子量PVA一起使用。此處，所述高分子量PVA可具有在約140,000-約200,000道爾頓的范圍內的重均分子量，和所述低分子量PVA可具有在約30,000-約80,000道爾頓的范圍內的重均分子量。所述高分子量PVA和所述低分子量PVA的混合重量比可在約1:99-約99:1、例如約20:80-約80:20或者例如約4:6-約6:4的范圍內。當所述高分子量PVA和所述低分子量PVA以如上所述的混合比使用時，可獲得所述保護層的改善的機械強度例如拉伸強度。所述鋰金屬電池中包括的所述保護層可進一步包括鋰鹽。所述鋰鹽的量可在約30重量份-約200重量份、例如約50重量份-約150重量份的范圍內，基于100重量份的所述第一聚合物。此外，可將作為構成所述保護層的第一聚合物之一的PVA的羥基和鋰調節成以約2:1-約20:1、例如約2.6:1-約6:1的摩爾比混合。當所述鋰鹽的量以及所述羥基和鋰的混合摩爾比在以上范圍內時，所述保護層可不僅具有優異的離子電導率，而且具有良好的機械性質，從而抑制在所述鋰負極的表面上的鋰枝晶的生長。因此，當枝晶生長被抑制時，所述鋰金屬電池可防止電池壽命和穩定性的劣化。所述鋰鹽的實例包括LiSCN、LiN(CN)2、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、Li(FSO2)2N、Li(CF3SO2)3C、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)2、LiSbF6、LiPF3(C2F5)3、LiPF3(CF3)3、LiB(C2O4)2、LiCl、LiI、以及其混合物。所述保護層可經歷表面分析方法例如X-射線光電子能譜法(XPS)和傅立葉變換紅外光譜法(FT-IR)、和化學分析方法例如核磁共振(NMR)和差示掃描量熱法(DSC)，以確定所述第一聚合物例如PVA和所述第二聚合物的存在。在25℃的溫度下，所述保護層的伸長率可為例如約100％或更大和例如 約150％或更大、和例如在約200％-約300％的范圍內。在25℃的溫度下，進一步包括鋰鹽的所述保護層的伸長率可為例如約50％或更大和例如約100％或更大、和例如約500％或更大和例如在約700％-約1,000％的范圍內。具有在以上范圍內的伸長率的所述保護層還可具有優異的延展性和根據充電和放電期間鋰金屬的體積變化的耐久性，從而對抑制鋰枝晶的形成有貢獻。在一種示例性實施方式中，由通過阻抗測量的奈奎斯特圖獲得的所述電解質對于第一聚合物涂覆的鋰金屬的在約25℃的溫度下的界面阻抗(Ri)可比所述電解質對于裸的鋰金屬的阻抗小約10％或更多。在另一示例性實施方式中，由通過阻抗測量的奈奎斯特圖獲得的所述保護層(具有無定形結構)對于裸的鋰金屬的在約25℃的溫度下的界面阻抗Ri可比保護層(具有晶體結構)對裸的鋰金屬的阻抗小約5％或更多、例如小約10％或更多。所述保護層的厚度可在約1μm-約20μm、例如約1μm-約10μm或者約1μm-約5μm的范圍內。當所述保護層的厚度在以上范圍內時，所述保護層可保持其優異的機械性質并且具有小的界面阻抗Ri。所述保護層可包括選自如下的至少一種：無機顆粒、離子液體、聚合物離子液體、和低聚物。例如，所述無機顆粒可包括選自如下的至少一種：SiO2、TiO2、ZnO、Al2O3、BaTiO3、氧化石墨烯、氧化石墨、碳納米管、Fe2O3、CuO、籠結構的硅倍半氧烷、和有機金屬骨架(MOF)。所述籠結構的硅倍半氧烷可為例如多面體低聚硅倍半氧烷(POSS)。POSS中的硅原子的數量可為約8或更少、例如約6-約8。所述籠結構的硅倍半氧烷可包括由式1表示的化合物：[式1]SikO1.5k(R1)a(R2)b(R3)c在式1中，R1、R2、和R3可各自獨立地為氫、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳氧基、取代或未取代的C2-C30雜芳基、取代或未取代的C4-C30碳環基團、或含硅的官能團。在式1中，k＝a+b+c且6≤k≤20。所述籠結構的硅倍半氧烷可包括由式2表示的化合物或者由式3表示的化合物：[式2]在式2中，R1-R8可各自獨立地為氫、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳氧基、取代或未取代的C2-C30雜芳基、取代或未取代的C4-C30碳環基團、或含硅的官能團。[式3]在式3中，R1-R6可各自獨立地為氫、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳氧基、取代或未取代的C2-C30雜芳基、取代或未取代的C4-C30碳環基團、或含硅的官能團。在示例性實施方式中，式2中的R1-R8和式3中的R1-R6可為異丁基。例如，所述籠結構的硅倍半氧烷可為八異丁基-t8-硅倍半氧烷。所述無機顆粒的量可在約10重量份-約200重量份、例如約50重量份-約100重量份的范圍內，基于100重量份的所述第一聚合物。當所述無機顆 粒的量在這些范圍內時，所述保護層可具有優異的機械性質并且有效地抑制所述鋰負極表面上的枝晶形成。所述MOF可為其中第2族-第15族元素離子或者第2族-第15族元素離子簇與有機配體化學鍵合的多孔結晶化合物。所述有機配體指的是可形成化學鍵例如配位鍵、離子鍵、或共價鍵的有機基團。例如，具有至少兩個對這樣的金屬離子的結合位點的有機基團可通過與所述金屬離子結合而形成穩定的結構。所述第2族-第15族元素離子可為選自如下的至少一種：鈷(Co)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鎢(W)、釕(Ru)、鋨(Os)、鎘(Cd)、鈹(Be)、鈣(Ca)、鋇(Ba)、鍶(Sr)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鉻(Cr)、釩(V)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鎂(Mg)、鉿(Hf)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、錸(Re)、銠(Rh)、銥(Ir)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、銀(Ag)、鈧(Sc)、釔(Y)、銦(In)、鉈(Tl)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、砷(As)、銻(Sb)、和鉍(Bi)。所述有機配體可為得自選自如下的至少一種的基團：芳族二羧酸，芳族三羧酸，基于咪唑的化合物，基于四唑的化合物，1,2,3-三唑，1,2,4-三唑，吡唑，芳族磺酸，芳族膦酸，芳族亞磺酸，芳族次膦酸，聯吡啶，和具有至少一個選自氨基、亞氨基、酰胺基、二硫代羧酸(-CS2H)、二硫代羧酸陰離子基團(-CS2-)、吡啶基團、和吡嗪基團的官能團的化合物。所述芳族二羧酸或所述芳族三羧酸可為苯二羧酸、苯三羧酸、聯苯二羧酸、或三聯苯二羧酸。所述有機配體可為得自由式4表示的化合物的基團：[式4]所述MOF可為例如Ti8O8(OH)4[O2C-C6H4-CO2]6、Cu(bpy)(H2O)2(BF4)2(bpy){bpy＝4,4'-聯吡啶}、Zn4O(O2C-C6H4-CO2)3(Zn-對苯二甲酸-MOF，Zn-MOF)、或Al(OH){O2C-C6H4-CO2}。當根據示例性實施方式的保護層進一步包括無機顆粒時，所述保護層可具有進一步改善的機械性質。所述無機顆粒可具有約100nm或更小、例如約1nm-約100nm、例如約5nm-約70nm的平均粒徑。例如，所述無機顆粒可具有在約30nm-約70nm范圍內的的平均粒徑。當所述無機顆粒的平均粒徑在這些范圍內時，制備具有改善的成膜性和改善的機械性質的保護層可為可能的。所述離子液體指的是具有等于或低于室溫的熔點的僅由離子構成的在室溫下處于液態的鹽或者在室溫下的熔鹽。所述離子液體可為選自各自包括如下的化合物的至少一種：i)至少一種選自如下的陽離子：基于銨的陽離子、基于吡咯烷的陽離子、基于吡啶的陽離子、基于嘧啶的陽離子、基于咪唑的陽離子、基于哌啶的陽離子、基于吡唑的陽離子、基于唑的陽離子、基于噠嗪的陽離子、基于的陽離子、基于锍的陽離子、基于三唑的陽離子、以及其混合物，和ii)至少一種選自如下的陰離子：BF4-、PF6-、AsF6-、SbF6-、AlCl4-、HSO4-、ClO4-、CH3SO3-、CF3CO2-、Cl-、Br-、 I-、SO42-、CF3SO3-、(FSO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(C2F5SO2)(CF3SO2)N-、和(CF3SO2)2N-。所述離子液體可包括由式5表示的陽離子：[式5]在式5中，L可表示N或P，和R2-R8可各自獨立地為氫、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳氧基、取代或未取代的C3-C30雜芳基、取代或未取代的C3-C30雜芳氧基、取代或未取代的C4-C30環烷基、或者取代或未取代的C3-C30雜環烷基。所述離子液體的量可在約5重量份-約40重量份、例如約10重量份-約20重量份的范圍內，基于100重量份的所述第一聚合物。當所述離子液體的量在這些范圍內時，可獲得具有改善的機械性質的保護層。所述離子液體可為例如選自如下的至少一種：雙(三氟甲磺酰)亞胺N-甲基-N-丙基吡咯烷雙(三氟甲磺酰)亞胺N-丁基-N-甲基吡咯烷雙(三氟甲磺酰)亞胺1-丁基-3-甲基咪唑和雙(三氟甲磺酰)亞胺1-乙基-3-甲基咪唑當所述保護層包括離子液體(IL)和鋰鹽(Li)時，所述離子液體對鋰離子的摩爾比(IL/Li)可在約0.1-約2.0、例如約0.2-約1.8和約0.4-約1.5的范圍內。具有這樣的摩爾比的所述保護層可具有高的鋰離子遷移率、高的離子電導率、和改善的機械性質，從而有效地抑制在負極的表面上的鋰枝晶的生長。所述低聚物可為具有鋰離子傳導性的包括亞乙基氧的低聚物，并且可具有在約200-約2,000道爾頓的范圍內的重均分子量。所述低聚物可包括選自如下的至少一種：聚(乙二醇)二甲醚和聚(乙二醇) 二乙醚。所述低聚物的量可在約5重量份-約50重量份、例如約10重量份-約30重量份的范圍內，基于100重量份的所述第一聚合物。當所述保護層中包括所述低聚物時，所述保護層可具有改善的成膜性、改善的機械性質、和高的離子電導率。所述保護層可形成為自立式的(自支撐的)膜，并且可用作用于鋰金屬電池例如鋰離子電池和鋰聚合物電池中的鋰金屬的保護層。所述保護層可適合于例如高電壓鋰電池。此處，高電壓指的是至少4.0V、例如約4.0-約5.5V和約4.5-約5.0V的電壓。所述鋰金屬電池可進一步包括選自固體電解質、凝膠電解質、和聚合物離子液體的至少一種。當進一步包括選自固體電解質、凝膠電解質、和聚合物離子液體的至少一種時，所述鋰金屬電池可具有進一步改善的離子電導率和機械性質。所述鋰金屬電池可進一步包括隔板。在另一示例性實施方式中，所述鋰金屬電池可包括：i)液體電解質；ii)選自固體電解質、凝膠電解質、和聚合物離子液體的至少一種，和iii)隔板。根據示例性實施方式的鋰金屬電池可包括選自如下的至少一種：碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙甲酯、碳酸氟代亞乙酯、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、一縮二乙二醇二甲醚、一縮二丙二醇二甲醚、三縮四乙二醇二甲醚、聚乙二醇二甲醚、琥珀腈、環丁砜、二甲基砜、乙基甲基砜、二乙基砜、己二腈、四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、乙腈、芐腈、2-甲基四氫呋喃、γ-丁內酯、二氧戊環、4-甲基二氧戊環、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亞砜、二氧六環、1,2-二甲氧基乙烷、二氯乙烷、氯苯、硝基苯、一縮二乙二醇、二甲醚、和1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚。根據示例性實施方式的鋰金屬電池可具有如下的堆疊結構：i)所述鋰負極，ii)所述包括選自聚(乙烯醇)和聚(乙烯醇)共混物的至少一種第一聚合物的保護層，iii)所述隔板和所述液體電解質，和iv)所述正極，其以所述次序順序地堆疊。所述液體電解質可包括選自如下的至少一種：有機溶劑、離子液體、和鋰鹽。所述液體電解質可包括有機溶劑和鋰鹽。所述有機溶劑可為本領域中可用于鋰電池的任何溶劑，并且所述有機溶劑的非限制性實例為基于碳酸酯的化合物、基于二醇醚的化合物、和基于二氧戊環的化合物。所述基于碳酸酯的化合物可包括碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸氟代亞乙酯、碳酸二乙酯、或碳酸乙甲酯。所述基于二醇醚的化合物可為例如選自如下的至少一種：聚(乙二醇)二甲醚(PEGDME，聚甘醇二甲醚)、三縮四(乙二醇)二甲醚(TEGDME，四甘醇二甲醚)、二縮三(乙二醇)二甲醚(三甘醇二甲醚)、聚(乙二醇)二月桂酸酯(PEGDL)、聚(乙二醇)單丙烯酸酯(PEGMA)、和聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)。所述基于二氧戊環的化合物可為例如選自如下的至少一種：1,3-二氧戊環、4,5-二乙基-1,3-二氧戊環、4,5-二甲基-1,3-二氧戊環、4-甲基-1,3-二氧戊環、和4-乙基-1,3-二氧戊環。所述有機溶劑可為例如2,2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氫呋喃、或γ-丁內酯。聚合物離子液體可為例如聚合物型化合物、或離子液體單體的聚合產物。所述聚合物離子液體在有機溶劑是高度能溶解的，并且因此在進一步添加時可進一步改善所述電解質的離子電導率。在如上所述通過離子液體單體的聚合制備聚合物離子液體時，可將來自聚合反應的所得產物洗滌和干燥，之后進行陰離子置換反應以獲得可改善所述聚合產物在有機溶劑中的溶解性的合適的陰離子。所述聚合物離子液體可具有能聚合的官能團例如乙烯基、烯丙基、丙烯酸酯基、和甲基丙烯酸酯基，并且可包括選自基于銨的陽離子、基于吡咯烷的陽離子、基于吡啶的陽離子、基于嘧啶的陽離子、基于咪唑的陽離子、基于哌啶的陽離子、基于吡唑的陽離子、基于唑的陽離子、基于噠嗪的陽離子、基于的陽離子、基于锍的陽離子、基于三唑的陽離子、以及其混合物的至少一種陽離子，和以上列出的陰離子的至少一種。所述離子液體單體可為例如溴化1-乙烯基-3-乙基咪唑由式8表示的化合物、或者由式9表示的化合物：[式8][式9]根據示例性實施方式的聚合物離子液體可包括包含如下的重復單元：i)如下的至少一種陽離子：基于銨的陽離子、基于吡咯烷的陽離子、基于吡啶的陽離子、基于嘧啶的陽離子、基于咪唑的陽離子、基于哌啶的陽離子、基于吡唑的陽離子、基于唑的陽離子、基于噠嗪的陽離子、基于的陽離子、基于锍的陽離子、基于三唑的陽離子、以及其混合物，ii)如下的至少一種陰離子：BF4-、PF6-、AsF6-、SbF6-、AlCl4-、HSO4-、ClO4-、CH3SO3-、CF3CO2-、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、Cl-、Br-、I-、SO42-、CF3SO3-、(C2F5SO2)2N-、(C2F5SO2)(CF3SO2)N-、NO3-、Al2Cl7-、(CF3SO2)3C-、(CF3)2PF4-、(CF3)3PF3-、(CF3)4PF2-、(CF3)5PF-、(CF3)6P-、SF5CF2SO3-、SF5CHFCF2SO3-、CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、(SF5)3C-、和(O(CF3)2C2(CF3)2O)2PO-。所述聚合物離子液體可為例如由式10表示的化合物或者由式11表示的化合物。[式10]在式10中，R1和R3可各自獨立地選自氫、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C2-C30烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C2-C30雜芳基、取代或未取代的C4-C30碳環基團。在式10中，R2可簡單地表示化學鍵或者可選自C1-C30亞烷基、C6-C30亞芳基、C2-C30亞雜芳基、和C4-C30碳環二價基團，X-可表示所述離子液體中的陰離子，和n可為500-2,800。[式11]在式11中，Y-可與式10中定義的X-相同，和n可為500-2,800。在式11中，Y-可為例如雙(三氟甲磺酰)亞胺(TFSI)、BF4-、或CF3SO3-。所述聚合物離子液體可包括例如選自聚(1-乙烯基-3-烷基咪唑)、聚(1-烯丙基-3-烷基咪唑)、和聚(1-(甲基丙烯酰氧基)-3-烷基咪唑)的陽離子；和選自CH3COO-、CF3COO-、CH3SO3-、CF3SO3-、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、(CF3SO2)3C-、(CF3CF2SO2)2N-、C4F9SO3-、C3F7COO-、和(CF3SO2)(CF3CO)N-的陰離子。式11的化合物可為聚雙(三氟甲磺酰)亞胺二烯丙基二甲基銨。在另一示例性實施方式中，所述聚合物離子液體可包括低分子量聚合物、熱穩定的離子液體、和鋰鹽。所述低分子量聚合物可具有亞乙基氧鏈。所述低分子量聚合物可為甘醇二甲醚，并且所述甘醇二甲醚的實例為聚乙二醇二甲醚(聚甘醇二甲醚)、三縮四乙二醇二甲醚(四甘醇二甲醚)、和二縮三乙二醇二甲醚(三甘醇二甲醚)。所述低分子量聚合物可具有在約75-約2,000道爾頓、例如約250-約500道爾頓的范圍內的重均分子量。所述鋰鹽也可與以上描述的相同地定義。在本文中可使用本領域中以凝膠形式制備的任何電解質。所述凝膠電解質可包括例如聚合物和聚合物離子液體。所述聚合物可為例如固體接枝(嵌段)共聚物電解質。所述固體電解質可為有機固體電解質或者無機固體電解質。所述有機固體電解質可為例如聚乙烯衍生物、聚氧乙烯衍生物、聚氧丙烯衍生物、磷酸酯聚合物、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、或者包括離子解離性基團的聚合物。所述無機固體電解質可為例如Cu3N、Li3N、LiPON、Li3PO4·Li2S·SiS2、Li2S·GeS2·Ga2S3、(Na,Li)1+xTi2-xAlx(PO4)3(其中0.1≤x≤0.9)、Li1+xHf2-xAlx(PO4)3(其中0.1≤x≤0.9)、Na3Zr2Si2PO12、Li3Zr2Si2PO12、Na5ZrP3O12、Na5TiP3O12、Na3Fe2P3O12、Na4NbP3O12、Li0.3La0.5TiO3、Na5MSi4O12(其中M為稀土元素例如Nd、Gd、和Dy)、Li5ZrP3O12、Li5TiP3O12、Li3Fe2P3O12、Li4NbP3O12、Li1+x(M,Al,Ga)x(Ge1-yTiy)2-x(PO4)3(其中0≤x≤0.8和0≤y≤1.0，且M為Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、或Yb)、Li1+x+yQxTi2-xSiyP3-yO12(其中0<x≤0.4且0<y≤0.6并且Q為Al或Ga)、Li6BaLa2Ta2O12、Li7La3Zr2O12、Li5La3Nb2O12、Li5La3M2O12(其中M為Nb或Ta)、或者Li7+xAxLa3-xZr2O12(其中0<x<3且A為Zn)。下文中，將描述根據示例性實施方式的制備鋰金屬電池的負極的方法。首先，通過將有機溶劑與選自PVA和PVA共混物的至少一種第一聚合物混合而制備用于形成保護層的組合物。所述有機溶劑可為四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、乙腈、芐腈、2-甲基四氫呋喃、γ-丁內酯、二氧戊環、4-甲基二氧戊環、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亞砜、二氧六環、1,2-二甲氧基乙烷、環丁砜、二氯乙烷、氯苯、硝基苯、二乙二醇、二甲基醚、或者其混合物。此處，所述有機溶劑的量可在約100重量份-約10,000重量份的范圍內，基于100重量份的所述第一聚合物。在制備所述用于形成保護層的組合物時，將所述有機溶劑和所述選自PVA和PVA共混物的至少一種第一聚合物在約25-約100℃、例如約70-約90℃范圍內的溫度下混合。可進一步向所述用于形成保護層的組合物添加如下的至少一種：離子液體、聚合物離子液體、無機顆粒、鋰鹽、和低聚物。可使用所述用于形成保護層的組合物形成膜形式的保護層，例如通過如下：將鋰負極用所述用于形成保護層的組合物涂覆，然后將所述鋰負極干燥，以形成用于所述負極的保護層。此處，所述鋰負極的干燥在約60℃或更低的 溫度、例如約40℃或更低的溫度或者在約25-約40℃范圍內的溫度下進行。當進行所述鋰負極的干燥時的溫度在以上范圍內時，可抑制所述鋰負極的變形并且可導致所述鋰負極的優異的機械性質。所述保護層可如上所述在所述鋰負極上直接涂覆和干燥。替代地，所述保護層可在單獨的基板上涂覆和干燥來使用。經干燥的鋰負極可進一步經歷在約60℃或更低的溫度、例如約40℃或更低的溫度或者在約25-約40℃范圍內的溫度下的真空干燥過程。因此，在經真空干燥的鋰負極中，殘留在所述保護層中的所述有機溶劑的量可被控制在期望的范圍內。根據示例性實施方式，殘留在所述保護層中的所述有機溶劑的量可在約10重量％或更少、例如約0.01重量％-約10重量％的范圍內，基于所述保護層的總重量。所述有機溶劑的非限制性實例為二甲亞砜(DMSO)。當所述保護層中包括的所述有機溶劑的量在以上范圍內時，鋰鹽可均勻地存在于所述保護層中，從而呈現出優異的機械性質和離子電導率。所述保護層中包括的有機溶劑例如DMSO的量可根據熱重分析法確認。對于本文中的用于形成保護層的組合物，可使用本領域中用于形成保護層的任何涂覆方法。例如，可使用例如如下的涂覆方法：旋涂、輥涂、幕涂、擠出、流延、絲網印刷、噴墨印刷、和使用刮刀的方法。所述保護層在約0V-約5.5V、例如約0V-約5.0V或者約0V-約4.0V的電壓范圍內對于鋰可為電化學穩定的。根據示例性實施方式的保護層可具有寬的電化學穩定的電壓窗口，并且因此可適用于在高電壓下運行的電化學設備。在所述保護層中，由不同于鋰離子的嵌入/脫嵌的對于鋰的副反應導致的電流密度在約0V的電壓下可為約0.05mA/cm2或更小、例如約0.02mA/cm2或更小或者約0.01mA/cm2或更小。此外，在所述保護層中，由對于鋰的氧化反應導致的電流密度在約5.0V的電壓下可為約0.05mA/cm2或更小、例如約0.04mA/cm2或更小或者約0.02mA/cm2或更小。用于所述鋰金屬電池的所述負極可在高的電壓下使用。例如，所述負極可在約4.0V或更大的電壓、例如在約4.0V-約5.5V范圍內的電壓下使用。所述鋰金屬電池不限于特別類型，并且因此可為鋰離子電池、鋰離子聚合物電池、鋰硫電池、或者鋰空氣電池。所述鋰金屬電池在電壓、容量、和能量密度方面具有優異的特性，并且因此可適用于多種領域例如移動電話、筆記本PC、用于發電裝置(電站)(例如風能或太陽能)的儲能電池、電動車、不間斷電源(UPS)、和家用電池。圖1和2為各自說明根據示例性實施方式的包括負極的鋰金屬電池的結構的示意圖。如圖1中所示，所述鋰金屬電池具有包括正極11、負極12、以及在正極11和負極12之間的保護層13的結構。此外，在保護層13和正極11之間設置液體電解質14a。此處，液體電解質14a具有與可包括在保護層13中的液體電解質的組成相同或不同的組成。當在負極12的至少一部分上設置保護層13時，所述負極的表面得以機械和電化學地穩定化。因此，在所述鋰金屬電池的充電和放電期間，可抑制所述負極的表面上的枝晶形成和生長。此外，所述負極和所述電解質之間的界面阻抗在時間流逝時的增加被減輕，從而改善其間的界面穩定性。因此，所述鋰金屬電池可具有改善的循環特性。保護層13通過完全地涂覆負極12的表面而可充當用于負極12的表面的保護層。例如，保護層13可防止負極12直接接觸對于負極12的表面具有高的反應性的電解質。因此，被保護的負極可呈現出改善的穩定性。如圖2中所示，關于圖1的液體電解質14a，所述鋰金屬電池具有包括從保護層13起順序地堆疊的液體電解質14a和隔板14b的兩層結構。此處，液體電解質14a可設置成與保護層13直接接觸。液體電解質14a和隔板14b的組合可稱作電解質14。隔板14b可為聚乙烯、聚丙烯、或聚偏氟乙烯的單層，或者包括聚乙烯、聚丙烯、和聚偏氟乙烯的兩種或更多種的多層。例如，隔板14b可為組合的多層例如包括聚乙烯/聚丙烯的兩層隔板、包括聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯的三層隔板、或者包括聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的三層隔板。除了上述的液體電解質和隔板之外，所述鋰金屬電池可進一步包括選自如下的至少一種：聚合物離子液體、固體電解質、和凝膠電解質。在圖1和2中，正極11可為多孔正極。所述多孔正極可為包括孔的正極或者任何容許液體電解質通過毛細管作用滲入其中的正極。例如，多孔正極可指通過涂覆和干燥用于形成正極的組合物而獲得的正極，其中所述組合物包括正極活性材料、導電劑、粘合劑、和溶劑。由其獲得的正極可包括在正極活性材料顆粒之間的孔。在這點上，液體電解質可浸漬所述多孔正極中。根據另一示例性實施方式，正極11可包括液體電解質、凝膠電解質、或者固體電解質。所述液體電解質、所述凝膠電解質、和所述固體電解質可為任何這樣的材料：其在本領域中作為用于鋰金屬電池的電解質使用并且在電池的充電和放電期間不與正極活性材料反應，使得防止所述正極活性材料惡化。在圖1和2中，使用鋰金屬薄膜作為鋰負極。所述鋰金屬薄膜可具有約100μm或更小的厚度。所述鋰金屬電池可為例如鋰離子電池或鋰硫電池。保護層13無論是否包含所述有機溶劑例如基于碳酸酯的溶劑均可發揮其作用，并且因此可具有優異的機械性質。此外，保護層13不被所述有機溶劑例如基于醚的溶劑和基于碳酸酯的溶劑、以及所述離子液體所溶解。此外，在將保護層13堆疊在所述鋰負極上時，可基于與鋰金屬的良好界面特性而抑制在充電和放電之后所述負極表面上的枝晶生長，并且此外，還可以有效的方式抑制由保護層上的裂紋導致的電池短路。此外，保護層13對于所述液體電解質可為穩定的。將如下描述包括任意根據上述實施方式的電解質的鋰金屬電池的部件的每一種、以及制造包括這樣的部件的鋰金屬電池的方法。用于形成所述正極的正極活性材料可包括選自如下的至少一種：鋰鈷氧化物、鋰鎳鈷錳氧化物、鋰鎳鈷鋁氧化物、磷酸鐵鋰、和鋰錳氧化物，但是不限于此。在此可使用本領域中作為正極活性材料使用的任何材料。例如，所述正極活性材料可為由下式表示的化合物：LiaA1-bBbD2(其中，0.90≤a≤1.8和0≤b≤0.5)；LiaE1-bBbO2-cDc(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，和0≤c≤0.05)；LiE2-bBbO4-cDc(其中，0≤b≤0.5和0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobBcDα(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α＜2)；LiaNi1-b-cMnbBcDα(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2)；LiaNi1-b-cMnbBcO2-αFα(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNibEcGdO2(其中，0.90≤a≤1.8， 0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，和0.001≤d≤0.1)；LiaNibCocMndGeO2(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，和0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(其中，0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(其中，0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaMnGbO2(其中，0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(其中，0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；LiIO2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(0≤f≤2)；或者LiFePO4。在上式中，A可為Ni、Co、Mn、或其組合；B可為Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素、或其組合；D可為O、F、S、P、或其組合；E可為Co、Mn、或其組合；F可為F、S、P、或其組合；G可為Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、或其組合；Q可為Ti、Mo、Mn、或其組合；I可為Cr、V、Fe、Sc、Y、或其組合；和J可為V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、或其組合。所述正極活性材料可為例如由式12表示的化合物、由式13表示的化合物、或者由式14表示的化合物。[式12]LiaNibCocMndO2在式12中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，和0≤d≤0.5。[式13]Li2MnO3[式14]LiMO2在式14中，M可為Mn、Fe、Co、或Ni。正極如下制備。將正極活性材料、粘合劑、和溶劑混合以制備用于形成正極的組合物。可進一步向所述用于形成正極的組合物添加導電劑。可將所述組合物直接涂覆在金屬集流體上并且干燥以制備正極板。替代地，可將所述組合物在單獨的載體上流延，然后可將從所述載體剝離的膜層疊在金屬集流體上以制備正極板。所述粘合劑為對活性材料和導電材料的粘合以及與集流體的粘合作貢獻的成分，并且因此所添加的粘合劑的量為約1重量份-約50重量份，基于100重量份的所述正極活性材料的總重量。所述粘合劑的實例包括聚偏氟乙 烯(PVDF)、聚乙烯醇、羧甲基纖維素(CMC)、淀粉、羥丙基纖維素、再生纖維素、聚乙烯基吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡膠、氟橡膠、和各種共聚物。所述粘合劑的含量為約2重量份-約5重量份，基于100重量份的所述正極活性材料的總重量。當所述粘合劑的含量在該范圍內時，活性材料層對集流體的結合力是令人滿意的。所述導電劑可為不在電池中導致化學變化并且具有導電性的任何材料，并且所述導電劑的實例包括：石墨例如天然石墨或者人造石墨；炭黑類，例如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、爐黑、燈黑、或者夏黑；導電纖維，例如碳纖維或者金屬纖維；氟化碳；金屬粉末，例如鋁或鎳粉末；導電晶須，例如氧化鋅或者鈦酸鋇；導電金屬氧化物，例如氧化鈦；和導電聚合物，例如聚亞苯基衍生物。所述導電劑的含量可為約1重量份-約10重量份、例如約1重量份-約5重量份，基于100重量份的所述正極活性材料的總重量。當所述導電劑的含量在該范圍內時，最終獲得的電極可具有優異的導電特性。所述溶劑的實例包括N-甲基吡咯烷酮。所述溶劑的含量為約100重量份-約2000重量份，基于100重量份的所述正極活性材料。當所述溶劑的含量在該范圍內時，用于形成活性材料層的過程可容易地實施。在一些實施方式中，可進一步向用于形成正極的組合物添加增塑劑，以在電極板中形成孔。正極活性材料、導電劑、粘合劑、和溶劑的量可為本領域中在鋰金屬電池中通常使用的那些水平。在一些實施方式中，根據鋰金屬電池的用途和結構，可不使用導電劑、粘合劑、和溶劑的至少一種。所述負極可為鋰金屬薄膜或鋰合金薄膜。所述鋰合金可包括鋰和能與鋰合金化的金屬/準金屬。例如，所述能與鋰合金化的金屬/準金屬為Si、Sn、Al、Ge、Pb、Bi、Sb、Si-Y合金(其中Y為堿金屬、堿土金屬、第13-16族元素、過渡金屬、稀土元素、或其組合，除了Si之外)、或者Sn-Y合金(其中Y為堿金屬、堿土金屬、第13-16族元素、過渡金屬、稀土元素、或其組合，除了Sn之外)。Y可為Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、 Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Tl、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po、或其組合。根據示例性實施方式，所述電解質可包括液體電解質和隔板。所述隔板可為具有高的離子透過性和高的機械強度的絕緣薄膜。所述隔板可具有在約0.01μm-約10μm范圍內的孔徑和在約5μm-約20μm范圍內的厚度。所述隔板的實例為：基于烯烴的聚合物例如聚丙烯；和由玻璃纖維或聚乙烯制成的片材或無紡布。當使用固體聚合物電解質作為所述電解質時，所述固體聚合物電解質也可充當所述隔板。所述隔板可為例如聚乙烯、聚丙烯、或聚偏氟乙烯的單層，或者包括聚乙烯、聚丙烯、和聚偏氟乙烯的兩種或更多種的多層。例如，所述隔板可為組合的多層，例如包括聚乙烯/聚丙烯的兩層隔板、包括聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯的三層隔板、或者包括聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的三層隔板。所述液體電解質可包括選自如下的至少一種：離子液體、有機溶劑、和鋰鹽。此處可使用本領域中作為有機溶劑使用的任何材料。所述有機溶劑的實例為碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯、碳酸氟代亞乙酯、碳酸亞丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲基異丙基酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、芐腈、乙腈、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、γ-丁內酯、二氧戊環、4-甲基二氧戊環、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亞砜、二氧六環、1,2-二甲氧基乙烷、環丁砜、二氯乙烷、氯苯、硝基苯、二乙二醇、二甲基醚、或者其混合物。所述鋰鹽的實例為LiSCN、LiN(CN)2、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)3C、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2CF2CF3)2、LiSbF6、LiPF3(C2F5)3、LiPF3(CF3)3、LiB(C2O4)2、LiCl、LiI、或者其混合物。在改善所述液體電解質的充電-放電特性和阻燃性方面，可向所述液體電解質添加吡啶、磷酸三乙酯、三乙醇胺、環醚、乙二胺、n-甘醇二甲醚、六甲基磷酰胺、硝基苯衍生物、硫、醌亞胺染料、N-取代的唑烷酮、N,N-取代的咪唑烷、乙二醇二烷基醚、銨鹽、吡咯、2-甲氧基乙醇、或者三氯化鋁。在提供所述液體電解質的不可燃特性方面，如果需要，可進一步向所述液體電解質添加含鹵素的溶劑例如四氯化碳和三氟乙烯。根據示例性實施方式的鋰金屬電池可進一步包括選自如上所述的聚合物離子液體、聚合物電解質、和凝膠電解質的至少一種。根據示例性實施方式的鋰金屬電池可具有改善的容量和壽命特性，并且因此可以一個電池單元使用以用作小型設備的電源或者可作為包括多個電池單元的中型-大型電池組或電池模塊的單位電池使用以用作中型-大型設備的電源。所述中型-大型設備的實例為：電動車(EV)，包括混合動力電動車(HEV)和插電式混合動力電動車(PHEV)；電動兩輪車，包括電動自行車(E-自行車)和電動小型摩托車(E-小型摩托車)；電動工具；儲能設備等，但是不限于此。在本說明書中，所述“烷基”表示完全飽和的(支鏈或者直鏈的)烴基。所述“烷基”的非限制性實例為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、和正庚基。所述“烷基”的至少一個氫原子可被如下代替：鹵素原子、被鹵素原子取代的C1-C20烷基(例如，CF3、CHF2、CH2F、或者CCl3)、C1-C20烷氧基、C2-C20烷氧基烷基、羥基、硝基、氰基、氨基、脒基、肼基、腙基、羧基和其鹽、磺酰基、氨磺酰基、磺酸基和其鹽、磷酸基和其鹽、C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C1-C20雜烷基、C6-C20芳基、C7-C20芳烷基、C6-C20雜芳基、C7-C20雜芳烷基、C6-C20雜芳氧基、C6-C20雜芳氧基烷基、和C6-C20雜芳烷基。本文中使用的術語“鹵素原子”表示氟、溴、氯、碘等。本文中使用的術語“烯基”表示具有至少一個碳-碳雙鍵的支化的或非支化的烴基。所述“烯基”的非限制性實例為乙烯基、烯丙基、丁烯基、異丙烯基、和異丁烯基。所述烯基的至少一個氫原子可被任意如以上描述的對于烷基的取代基代替。本文中使用的術語“炔基”表示具有至少一個碳-碳三鍵的支化或非支化的烴基。所述“炔基”的非限制性實例為乙炔基、丁炔基、異丁炔基、和丙炔基。所述“炔基”的至少一個氫原子可被任意如以上描述的對于烷基的取代基代替。本文中使用的術語“芳基”表示其中芳族環任選地稠合到至少一個碳環 基團的基團。所述“芳基”的非限制性實例為苯基、萘基、和四氫萘基。此外，所述“芳基”的至少一個氫原子可被任意如以上描述的對于烷基的取代基代替。本文中使用的術語“雜芳基”表示這樣的單環或雙環芳族有機基團：其包括至少一個選自N、O、P、和S的雜原子，其中剩下的環原子全部為碳。所述雜芳基可包括例如1-5個雜原子，或者可包括5-10元環。在所述雜芳基中，S或N可為氧化的和以多種氧化形式存在。所述雜芳基的實例為噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、噻唑基、異噻唑基、1,2,3-二唑基、1,2,4-二唑基、1,2,5-二唑基、1,3,4-二唑基、1,2,3-噻二唑基、1,2,4-噻二唑基、1,2,5-噻二唑基、1,3,4-噻二唑基、異噻唑-3-基、異噻唑-4-基、異噻唑-5-基、唑-2-基、唑-4-基、唑-5-基、異唑-3-基、異唑-4-基、異唑-5-基、1,2,4-三唑-3-基、1,2,4-三唑-5-基、1,2,3-三唑-4-基、1,2,3-三唑-5-基、四唑基、吡嗪-2-基、吡嗪-4-基、吡嗪-5-基、2-嘧啶-2-基、4-嘧啶-2-基、或者5-嘧啶-2-基。本文中使用的術語“雜芳基”表示任選地稠合至芳基、脂環族基團、和雜環基團的至少一個的雜芳族環。本文中使用的術語“碳環基團”表示飽和或部分不飽和的非芳族單環、雙環、或三環烴基。所述單環烴基可為例如環戊基、環戊烯基、環己基、或者環己烯基。所述雙環烴基可為例如冰片基、十氫萘基、雙環[2.1.1]己基、雙環[2.2.1]庚基、雙環[2.2.1]庚烯基、或者雙環[2.2.2]辛基。此外，所述三環烴基可為例如金剛烷基。如本文中使用的術語“雜環”表示包括至少一個雜原子的C5-C20環狀烴基、例如C5-C10環狀烴基。此處，所述雜原子可為S、N、O、和B之一。本文中使用的術語“烷氧基”、“芳氧基”和“雜芳氧基”分別表示各自與氧原子鍵合的“烷基”、“芳基”和“雜芳基”。下文中參照實施例和對比例詳細地描述本發明的實施方式。然而，此處僅出于說明目的提供實施例，并且所述實施例不限制本發明的范圍。實施例1：負極的制備將聚(乙烯醇)(PVA)(具有約93.5×103道爾頓的重均分子量和約99摩爾％的皂化值)溶解在DMSO中，并且將混合溶液在約90℃的溫度下攪拌2小時， 以獲得5重量％PVA溶液。然后，向所述PVA溶液添加雙(氟磺酰)亞胺鋰(LiFSI)，以獲得用于形成保護層的組合物。此處，所述PVA和鋰鹽在所述組合物中以約3:2的混合重量比混合，并且所述PVA的羥基和所述鋰鹽的鋰的比為約6:1。將所述用于形成保護層的組合物用DMSO稀釋約6倍，并且通過使用刮刀在具有約20μm厚度的鋰金屬薄膜上流延。然后，將所得產物在對流烘箱中在40℃的溫度下干燥約48小時。然后，將經干燥的所得產物進一步在真空烘箱中在40℃的溫度下干燥約24小時，以獲得包括涂覆在所述鋰金屬薄膜的頂部上的包含PVA的保護層的負極。此處，所述保護層具有約5μm的厚度。實施例2：負極的制備除了如下之外，以與實施例1中相同的方式制備負極：將用于形成保護層的組合物用DMSO稀釋約10倍并且保護層具有約1μm的厚度。實施例3：負極的制備除了如下之外，以與實施例1中相同的方式制備負極：使用5重量％PVA共混物溶液代替所述5重量％PVA溶液。所述PVA共混物溶液是以如下方式制備的：將PVA(具有約89×103-約98×103道爾頓的重均分子量和約99摩爾％的皂化值)和聚(丙烯腈)(具有約150×103道爾頓的重均分子量)以9:1的混合重量比溶解在DMSO中并且將混合溶液在90℃的溫度下攪拌2小時。實施例4：負極的制備除了如下之外，以與實施例1中相同的方式制備負極：PVA具有約40×103道爾頓的重均分子量(約99摩爾％的皂化值)。實施例5：負極的制備除了如下之外，以與實施例1中相同的方式制備負極：PVA具有約130×103道爾頓的重均分子量(約99摩爾％的皂化值)。實施例6：鋰金屬電池的制備將LiCoO2、導電劑(Super-P；可得自TimcalLtd.)、聚偏氟乙烯(PVdF)、和N-甲基吡咯烷酮(NMP)一起混合以獲得正極組合物。此處，LiCoO2、導電劑、和PVdF的混合重量比為約97:1.5:1.5。向具有約15μm厚度的鋁箔片施加所述正極組合物的涂層。然后，將所 得產物在約25℃的溫度下干燥，然后在真空下在約110℃的溫度下熱處理以獲得正極。將聚丙烯隔板(Celgard3510)和所述正極堆疊在實施例1的負極的保護層的頂部上，從而制備鋰金屬電池。然后，向其添加液體電解質。所述液體電解質是通過在具有6:4的體積比的碳酸二乙酯(DEC)和碳酸氟代亞乙酯(FEC)的混合溶劑中溶解1.3MLiPF6而制備的。實施例7：鋰金屬電池的制備除了如下之外，以與實施例6中相同的方式制備鋰金屬電池：使用實施例2的負極代替實施例1的負極。實施例8：鋰金屬電池的制備除了如下之外，以與實施例6中相同的方式制備鋰金屬電池：使用實施例3的負極代替實施例1的負極，并且使用通過在具有2:8的體積比的1,2-二甲氧基乙烷(DME)和四氟乙基四氟丙基醚(TTE)的混合溶劑中溶解1.0MLiFSI(LiN(SO2F)2)而制備的液體電解質代替通過在具有6:4的體積比的DEC和FEC的混合溶劑中溶解1.3MLiPF6而制備的液體電解質。實施例9：鋰金屬電池的制備除了如下之外，以與實施例6中相同的方式制備鋰金屬電池：使用實施例4的負極代替實施例1的負極。實施例10：鋰金屬電池的制備除了如下之外，以與實施例6中相同的方式制備鋰金屬電池：使用實施例5的負極代替實施例1的負極。實施例11：PVA膜的制備將PVA(具有約89×103-約98×103道爾頓的重均分子量和約99摩爾％的皂化值)溶解在DMSO中，并且將混合溶液在約90℃的溫度下攪拌2小時，以獲得5重量％PVA溶液。然后，向所述PVA溶液添加LiFSI，以獲得用于形成PVA膜的組合物。此處，所述PVA和鋰鹽以3:1的混合比混合，并且所述PVA的羥基和所述鋰鹽的鋰的比為約13:1。將6g用于形成PVA膜的組合物流延在TeflonPatris盤上并且在60℃溫度的熱板上干燥約24小時。然后，將所得產物在真空烘箱中在40℃的溫度下干燥約24小時，以制備包含鋰鹽的PVA膜(具有約5μm的厚度)。實施例12：PVA膜的制備除了如下之外，以與實施例11中相同的方式制備包含鋰鹽的PVA膜：在獲得用于形成PVA膜的組合物時，PVA對鋰鹽的混合重量比為3:2并且所述PVA的羥基對鋰鹽的鋰的混合摩爾比為約6:1。實施例13：PVA膜的制備除了如下之外，以與實施例11中相同的方式制備包含鋰鹽的PVA膜：在獲得用于形成PVA膜的組合物時，PVA對鋰鹽的混合重量比為1:1并且所述PVA的羥基對鋰鹽的鋰的混合摩爾比為4:1。實施例14：PVA膜的制備除了如下之外，以與實施例11中相同的方式制備包含鋰鹽的PVA膜：在獲得用于形成PVA膜的組合物時，PVA對鋰鹽的混合重量比為3:4并且所述PVA的羥基對鋰鹽的鋰的混合摩爾比為3:1。實施例15：PVA膜的制備除了如下之外，以與實施例11中相同的方式制備包含鋰鹽的PVA膜：在獲得用于形成PVA膜的組合物時，PVA對鋰鹽的混合重量比為3:5并且所述PVA的羥基對鋰鹽的鋰的混合摩爾比為2.6:1。實施例16：鋰金屬電池的制備除了如下之外，以與實施例6中相同的方式制備鋰金屬電池：使用通過在具有2:8的體積比的1,2-DME和1,1,2,2,-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)的混合溶劑中溶解1.0MLiFSI而制備的液體電解質代替通過在具有6:4的體積比的DEC和FEC的混合溶劑中溶解1.3MLiPF6而制備的液體電解質。實施例17：負極的制備除了如下之外，以與實施例1中相同的方式制備負極：使用具有約93.5×103道爾頓的重均分子量和約88摩爾％的皂化值的PVA代替具有約93.5×103道爾頓的重均分子量和具有約99摩爾％的皂化值的PVA。實施例18：鋰金屬電池的制備除了如下之外，以與實施例6中相同的方式制備鋰金屬電池：使用實施例17的負極代替實施例1的負極。實施例19：負極的制備除了如下之外，以與實施例1中相同的方式制備負極：使用5重量％PVA共混物溶液代替5重量％PVA溶液。所述PVA共混物溶液以如下方式制備：將PVA(具有約89×103-約98×103道爾頓的重均分子量和約99摩爾％的皂化值)和聚(丙烯腈)(具有約150×103道爾頓的重均分子量)以7:3的混合重量比溶解在DMSO中并且將混合溶液在90℃的溫度下攪拌2小時。實施例20：鋰金屬電池的制備除了如下之外，以與實施例6中相同的方式制備鋰金屬電池：使用實施例19的負極代替實施例1的負極.實施例21-23：負極的制備除了如下之外，以與實施例3中相同的方式制備負極：在制備5重量％PVA共混物溶液時，各自使用聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸環己酯)、和聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯)代替聚(丙烯腈)。實施例24-26：鋰金屬電池的制備除了如下之外，以與實施例6中相同的方式制備鋰金屬電池：各自使用實施例21-23的負極代替實施例1的負極。實施例27-30：負極的制備除了如下之外，以與實施例19中相同的方式制備負極：在制備5重量％PVA共混物溶液時，各自使用聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸環己酯)、和聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯)代替聚(丙烯腈)。實施例31-33：鋰金屬電池的制備除了如下之外，以與實施例6中相同的方式制備鋰金屬電池：各自使用實施例27-30的負極代替實施例1的負極。實施例34：負極的制備除了如下之外，以與實施例1中相同的方式制備負極：使用具有約93.5×103道爾頓的重均分子量和約85摩爾％的皂化值的PVA代替具有約93.5×103道爾頓的重均分子量和約99摩爾％的皂化值的PVA。實施例35：鋰金屬電池的制備除了如下之外，以與實施例6中相同的方式制備鋰金屬電池：使用實施例34的負極代替實施例1的負極。對比例1：鋰金屬薄膜使用具有約20μm厚度的相同的鋰金屬薄膜。對比例2：PVA膜的制備將PVA(具有約93.5×103道爾頓的重均分子量和約99摩爾％的皂化值)溶解在DMSO中，并且將混合溶液在約90℃的溫度下攪拌2小時，以獲得5重量％PVA溶液。將6g所述PVA溶液流延在TeflonPatris盤上并且在60℃溫度的熱板上干燥約24小時。然后，將所得產物在真空烘箱中在40℃的溫度下干燥約24小時，以獲得PVA膜(具有約5μm的厚度)。對比例3：鋰金屬電池的制備除了如下之外，以與實施例6中相同的方式制備鋰金屬電池：使用對比例1的鋰金屬薄膜代替實施例1的負極。將LiCoO2、導電劑(Super-P；TimcalLtd.)、PVdF和NMP一起混合以獲得正極組合物。此處，LiCoO2、導電劑、和PVdF的混合重量比為約97:1.5:1.5。向具有約15μm厚度的鋁箔片施加所述正極組合物的涂層。然后，將所得產物在25℃的溫度下干燥，然后在真空下在110℃的溫度下熱處理，以獲得正極。將聚丙烯隔板(Celgard3510)設置在所述正極和所述鋰金屬薄膜(具有約20μm的厚度)之間，并且向其添加通過在具有約6:4的體積比的DEC和FEC的混合溶劑中溶解1.3MLiPF6而制備的液體電解質，從而制備鋰金屬電池。評價實施例1：X-射線衍射(XRD)分析通過使用的CuK-α特征X-射線波長對實施例11、12和14以及對比例2的PVA膜進行XRD分析。此處，使用利用CuK-α輻射()的RigakuRINT2200HF+衍射儀作為XRD分析儀。關于實施例11、12和14以及對比例2的PVA膜的XRD分析結果示于圖3中。此外，在XRD圖案中在約12.5°-約27.5°的2θ處的主峰的半高寬值示于表1中。在圖3中，圖解(a)表示處于結晶狀態的PVA，和圖解(b)表示在包括鋰鹽時處于無定形狀態的PVA。在圖3中，PVA+LiFSI0.1、PVA+LiFSI0.2、PVA+LiFSI0.4、和PVA分別表示實施例11、實施例12、實施例14和對比例2的PVA膜。[表1]參照圖3和表1，確認，對于實施例11、12和14的PVA膜出現的主峰的半寬度值大于對于對比例2的PVA膜出現的主峰的半寬度值，并且所述半寬度值根據PVA膜中包含的鋰鹽的量而增大。此外，確認，在PVA膜中包括鋰鹽使PVA的晶體結構改變，并且因此，包括鋰鹽的PVA膜處于無定形狀態。當PVA膜包括提高量的鋰鹽時，PVA更可能處于無定形狀態。因此，當PVA膜處于無定形狀態時，所述聚合物的鋰離子傳導性可改善。評價實施例2：差示掃描量熱法(DSC)將實施例11、12和14的PVA膜通過使用DSC進行分析。此處，使用TAQ2000(TAInstrumentsCompany)作為DSC分析儀。關于實施例11、12和14的PVA膜的DSC結果示于圖4中。參照圖4，確認，根據PVA膜中的鋰鹽的濃度，PVA結構從結晶狀態變為無定形狀態并且其玻璃化轉變溫度也降低。評價實施例3:阻抗測量1)實施例1和對比例1將電解質和實施例1的鋰金屬薄膜和對比例1的鋰負極的每一個組裝以制備Li/Li對稱單元電池A和B。此處，所述電解質是通過在以6:4的體積比混合的DEC和FEC的混合溶劑中溶解1.3MLiPF6而制備的。通過使用阻抗測量設備(Solartron1260AImpedance/Gain-PhaseAnalyzer)在約25℃的溫度下根據2-探針方法對Li/Li對稱單元電池A和B的每一個進行阻抗測量。此處，振幅為約±10mV并且頻率范圍為約0.1Hz-約1MHz。關于分別通過使用實施例1的負極和對比例1的負極制備的Li/Li對稱單元電池A和B，由在從Li/Li對稱單元電池A和B的制造起的24小時、48小時、和96小時之后進行的阻抗測量獲得的奈奎斯特圖示于圖5和6中。在圖5和6中，電極和電極之間的界面阻抗(Ri)是根據半圓的位置和大小測定的。通過分析圖5和6的圖而獲得的界面阻抗結果示于表2中。[表2]在表2中，括號中的值表示相應的阻抗增量。參照表2以及圖5和6，確認，與通過使用對比例1的負極制備的對稱單元電池B的界面阻抗的增加相比，通過使用實施例1的負極制備的對稱單元電池A的界面阻抗的增加在一段時間上已經減輕。因此，確認，實施例1的負極中包括的保護層在使界面穩定化方面顯示出優異的性能。評價實施例4：充電-放電特性(初始充電-放電特性)通過使用TOYO-3100設備(制造商：TOYO)評價關于實施例6和18以及對比例3的鋰金屬電池(硬幣單元電池)的充電-放電特性，并且結果示于圖7和表3中。為了確認實施例6和18以及對比例3的硬幣單元電池的初始充電-放電特性，用0.1C的恒定電流進行第一次充電和放電循環一次。將所述硬幣單元電池以0.5C的恒定電流用恒定電流(CC)在約3.0V-約4.4V(相對于鋰金屬)的范圍內的電壓下充電直到約4.4V的截止電壓。在達到4.4V的截止電壓后，將所述硬幣單元電池各自用恒定電壓(CV)充電直至0.05C的截止電流。然后，將所述硬幣單元電池以0.5C的恒定電流用CC放電直至3.0V的截止電壓。(1)初始充電-放電效率(％)所述硬幣單元電池的初始充電-放電效率是根據方程1測量的。[方程1]初始充電-放電效率[％]＝[第1次循環放電容量/第1次循環充電容量]×100(2)初始充電和放電容量對實施例6和對比例3的鋰金屬電池進行第一次循環期間的充電和放電容量的測量，并且結果示于圖7和表3中。[表3]參照表3和圖7，對比例3的鋰金屬電池的充電容量比實施例6的鋰金屬電池的充電容量大，這是由電解質在鋰電極中的還原降解導致的。此外，實施例6的鋰金屬電池的充電-放電效率比對比例3的鋰金屬電池的充電-放電效率大，這是由在充電期間在實施例6的鋰金屬電池中電解質降解時更小的不可逆損失導致的。此外，實施例18的鋰金屬電池顯示出與實施例6的鋰金屬電池的那些相當的初始充電-放電特性。評價實施例5：充電-放電特性(容量保持率)1)實施例6、7和18以及對比例3將實施例6、7、18和對比例3的鋰金屬電池各自在室溫(25℃)下用0.5C倍率的恒定電流在約3.0V-約4.4V(相對于鋰金屬)范圍內的電壓下充電直至約4.4V的截止電壓。在達到4.4V的截止電壓之后，將所述鋰金屬電池各自用恒定電壓充電直到0.1C倍率的截止電流，然后用0.5C倍率的恒定電流放電至約3.0V的截止電壓。將以上充電和放電循環重復60次。所述鋰金屬電池各自的容量保持率使用方程2計算并且結果示于表8中。<方程2>容量保持率(％)＝(第60次循環放電容量/第1次循環放電容量)×100實施例6和7以及對比例3的鋰金屬電池的充電-放電特性的評價結果示于表4以及圖8A、8B、9A和9B中。圖8A和8B各自為顯示關于實施例6和7的鋰金屬電池的放電容量和充電-放電效率的變化的圖，且圖9A和9B各自為顯示關于對比例3的鋰金屬電池的放電容量和充電-放電效率的變化的圖。在圖8A和8B中，PVA涂覆的鋰(5μm)是指實施例6的鋰金屬電池和PVA涂覆的鋰(1μm)是指實施例7的鋰金屬電池。[表4]分組第60次循環容量保持率(％)充電-放電效率(％)實施例687.399.6實施例795.499.7對比例364.999.1參照表4以及圖8A、8B、9A和9B，確認，與對比例3的鋰金屬電池相比，實施例6和7的鋰金屬電池具有顯著改善的容量保持率。如圖9B中所示，發現通過使用不包括保護層的鋰金屬制備的對比例3的鋰金屬電池在第30次充電和放電循環之后在充電-放電效率方面具有快速的降低。然而，如圖8B中所示，發現實施例6和7的鋰金屬電池一直到第60次充電和放電循環都保持至少99％的充電-放電效率。此外，發現實施例18的鋰金屬電池具有與實施例6的鋰金屬電池的充電-放電保持率相當的充電-放電保持率。2)實施例8和16將對于實施例6、7和18以及對比例3的鋰金屬電池進行的以上充電和放電循環對于實施例8和16的鋰金屬電池進行100次，并且其放電容量的變化各自示于圖13A和13B中。參照圖13A和13B，確認，實施例8和16的鋰金屬電池各自具有優異的容量保持率。3)實施例9和10將對于實施例6、7和18以及對比例3的鋰金屬電池進行的以上充電和放電循環對于實施例9和10的鋰金屬電池進行60次，并且其放電容量的變化各自示于圖14和15中。參照圖14和15，確認，實施例9和10的鋰金屬電池各自具有優異的容量保持率。4)實施例20、24-26、和31-33根據對實施例8和16的鋰金屬電池進行的方法測量實施例20、24-26、和31-33的鋰金屬電池的容量保持率。作為該測量的結果，確認，實施例20、24-26、和31-33的鋰金屬電池呈現出與實施例8的鋰金屬電池相同水平的容量保持率。5)實施例6、18、和35根據對實施例8和16的鋰金屬電池進行的方法測量實施例6、18、和35的鋰金屬電池的容量保持率。作為該測量的結果，確認，實施例18和35的鋰金屬電池呈現出與實施例6的鋰金屬電池相同水平的容量保持率。評價實施例6：倍率性能將實施例6和對比例3的鋰金屬電池各自在室溫(25℃)下用0.1C倍率的恒定電流充電至4.4V的電壓，然后以4.4V的恒定電流模式充電直至0.05C倍率的截止電流，然后用0.1C倍率的電流放電至3.0V的電壓。將以上充電和放電循環再進行2次以完成化成過程。將化成過程之后的所述鋰金屬電池各自用0.2C的恒定電流充電至約4.4V的電壓，然后用0.2C的恒定電流放電至3.0V的電壓。將該充電和放電循環重復5次，各自順序地使用0.2C、0.5C、1.0C、2.0C、和0.2C的恒定電流。此外，所述鋰金屬電池各自的放電容量的變化示于圖10中。所述鋰金屬電池各自的倍率性能使用方程3計算。[方程3]倍率性能(％)＝(在單元電池用1C或2C放電之后的放電容量)/(在單元電池用0.2C放電之后的放電容量)*100[表5]分組倍率性能(1C/0.2C)(％)倍率性能(2.0C/0.2C)(％)實施例693.662.4對比例362.458.3參照表5和圖10，發現與對比例3的硬幣單元電池相比，實施例6的硬幣單元電池具有優異的高效率放電特性。術語“優異的高效率放電特性”指的是隨著放電倍率(C-倍率)的增加在歸一化容量(即容量保持率)方面小的減小率。因此，優異的高效率放電特性可為由于保護層的涂覆而建立的穩定化的鋰界面的結果。評價實施例7：離子電導率的測量對實施例11-15的PVA膜如下進行離子電導率測量。在25℃的溫度下向實施例11-15的保護層施加在1Hz-1MHz的頻率范圍內的10mV的偏壓，從而通過掃描其溫度而測量電阻。評價關于PVA膜的離子電導率，并且結果示于圖11中。參照圖11，確認，PVA膜在其中包含的鋰鹽的量增加時具有更大的在室溫下的離子電導率。評價實施例8：拉伸模量和伸長率的測量使用DMA800(TAInstrumentsCompany)對實施例11和12的PVA膜和 對比例2的PVA膜進行拉伸模量測量。根據ASTM標準D412(V型試樣)制備PVA膜的樣品和測量拉伸模量。拉伸模量也稱作楊氏模量。在約25℃的溫度和約30％相對濕度的條件下以5mm/分鐘的速率評價PVA膜的應變的變化，并且結果示于表6中。此外，圖12A顯示關于實施例11和12的PVA膜和對比例2的PVA膜的應力-應變曲線。此外，圖12B為顯示實施例11和12以及對比例2的PVA膜的根據鋰量的伸長率變化的圖。[表6]分組拉伸模量(MPa)伸長率(％)實施例11507100實施例1231200對比例275020參照表6以及圖12A和12B，實施例11的PVA膜具有約507MPa的拉伸模量，表明實施例11的PVA膜具有與對比例2的PVA膜的那些一樣多的優異的彈性和機械強度。此外，發現，對比例2的PVA膜具有約20％的伸長率，表明對比例2的PVA膜的低的應變值使脆性增加。同時，發現實施例11和12的PVA膜具有為對比例2的PVA膜的伸長率的至少5倍大的提高的伸長率。因此，實施例11和12的PVA膜在拉伸模量和伸長率兩者方面顯示出優異的結果。評價實施例9：剝離強度將用于形成實施例1、17和34的各保護層的組合物用DMSO稀釋6倍，然后使用刮刀流延在不銹鋼(SUS304)片的表面上。將經涂覆的表面在對流烘箱中在40℃的溫度下干燥約48小時。然后，將所得產物進一步在真空烘箱中在40℃的溫度下干燥約24小時，從而制備其中在不銹鋼片上形成包含PVA的保護層的結構。此處，所述保護層的厚度為約5μm。根據ASTMD686290剝離強度分析對所述保護層進行剝離強度測量。結果示于表7中。根據粘附試驗(在50mm/分鐘的剝離速率和約90度的剝離角度的條件下)進行剝離強度試驗，并且結果示于表7中。[表7]參照表7，確認，通過使用用于形成實施例1、17、和34的各保護層的組合物形成的保護層具有高的剝離強度。評價實施例10：熱重分析(TGA)將實施例1的用于形成保護層的組合物用DMSO稀釋6倍，然后使用刮刀流延在不銹鋼(SUS304)的表面上。將經涂覆的表面在對流烘箱中在40℃的溫度下干燥約48小時。然后，將所得產物進一步在真空烘箱中在40℃的溫度下干燥約24小時，從而制備其中在不銹鋼上形成包含PVA的保護層的結構。此處，所述保護層的厚度為約5μm。對所述保護層進行TGA，并且結果示于圖16中。此處，用于TGA的設備為Q-500(TAInstrument)。參照圖16，確認，最終獲得的保護層中的DMSO的量為約5重量％。當DMSO的量在這樣的范圍內時，所述保護層可具有高的伸長率、拉伸模量、和剝離強度。如上所述，根據本發明構思的以上實施方式的一種或多種，用于鋰金屬電池的負極在鋰金屬的表面上保持均勻的電流和離子分布，并且因此，可抑制鋰金屬的表面上的枝晶生長并且改善其機械性質。此外，包括聚(乙烯醇)(PVA)或PVA共混物的保護層具有良好的對鋰電極的粘附強度，從而在所述鋰金屬電池的充電期間均勻地保持鋰金屬的沉積。因此，所述鋰金屬電池可具有改善的壽命特性。應理解，本文中描述的示例性實施方式應僅在描述意義上考慮并且不用于限制目的。各示例性實施方式內的特征或方面的描述應典型地被認為可用于其它示例性實施方式中的其它類似特征或方面。雖然已經參照附圖描述了一種或多種示例性實施方式，但是本領域普通技術人員將理解，在不背離由所附權利要求所限定的精神和范圍的情況下可在其中進行形式和細節上的多種變化。當前第1頁1 2 3