The present invention relates to the technical field of chemical power lithium anode, discloses an electrode structure of three-dimensional lithium anode and the corresponding lithium sulfur battery preparation method, the three-dimensional lithium anode including three-dimensional carbon skeleton, the three-dimensional carbon skeleton including structural unit and structure unit skeleton by overlapping interlaced form, the skeleton has the pore structure and the skeleton is filled with a granular lithium metal, and lithium metal surface covered with an inert protective layer; lithium sulfur battery lithium anode using the 3D assembly, the surface of the lithium anode of lithium dendrite growth can effectively suppress the battery charge and discharge process, greatly prolonging the service life of the battery, charge and discharge efficiency and keep the cycle rate has increased substantially, to solve the existing technology can not completely inhibit the lithium dendrite growth, or need a lithium anode production process complex, resulting in The problem of higher production cost and lower production efficiency can meet the long cycle demand of high energy density lithium sulfur batteries.
【技术实现步骤摘要】
三维锂阳极的电极结构及其相应的锂硫电池制备方法
本专利技术涉及化学电源的锂阳极
,具体而言,涉及一种三维锂阳极的电极结构、电极结构的制备方法和锂硫电池。
技术介绍
近年来随着科学技术的发展,人们对储能器件能量密度的要求逐步提升,目前锂离子电池的能量密度发展已经基本达到其材料的理论极限,一般低于300Wh/kg,进一步提升的空间有限。为了适应社会需求,新型高能量密度储能体系和储能材料的开发势在必行。锂硫电池体系正极材料为硫材料,理论比容量为1675mAh/g,负极材料为金属锂,理论比容量为3800mAh/g,两者组合构成的锂硫电池体系的理论比能量可达2600Wh/kg,是目前锂离子电池的5~8倍,目前其商品化器件的能量密度已达到350Wh/kg,而且硫材料是一种常见的工业废料,具有无毒、储量大、价格低、环境友好等优点,因此该体系有望成为新一代的储能体系应用于车载动力电池、3C电子产品等领域。然而,由于锂硫电池中锂金属阳极反应活性高,易同电解液和其中的溶解态多硫离子发生副反应,并且极易产生锂枝晶导致电池内短路无法充电,这使得现阶段的商品化锂硫电池存在循环寿命短,容量衰减快的问题,难以广泛应用。因此锂阳极表面保护层构筑以及抑制锂枝晶生长是解决锂硫电池循环寿命的关键问题,尤其是在提高硫单位面积负载量的高能量密度锂硫电池情况下,锂的沉积溶解量和速度均大幅提升,这一问题更加显著。目前针对锂阳极的表面保护层构筑方面,通常采用电解液添加剂如硝酸锂(专利公开号:CN1930710A)原位生成锂阳极保护层,或在锂阳极表面构筑物理阻隔保护层的方式(专利公开号:CN1065 ...
【技术保护点】
一种三维锂阳极的电极结构,其特征在于,包括三维碳骨架,所述三维碳骨架包括结构单元和由结构单元相互搭接交织构成的骨架,所述骨架具有孔隙结构且骨架内填充有呈颗粒状的锂金属,且锂金属的表面覆盖有惰性保护层。
【技术特征摘要】
1.一种三维锂阳极的电极结构,其特征在于,包括三维碳骨架,所述三维碳骨架包括结构单元和由结构单元相互搭接交织构成的骨架,所述骨架具有孔隙结构且骨架内填充有呈颗粒状的锂金属,且锂金属的表面覆盖有惰性保护层。2.根据权利要求1所述的三维锂阳极的电极结构,其特征在于,所述锂金属为球形或椭圆形或不规则块状的颗粒状结构,且颗粒尺寸为5~200微米。3.根据权利要求1所述的三维锂阳极的电极结构,其特征在于,所述结构单元为碳纤维、碳纳米管、石墨烯材料中的一种或几种组成。4.根据权利要求1所述的三维锂阳极的电极结构,其特征在于,所述三维碳骨架的孔隙率大于40%。5.根据权利要求1所述的三维锂阳极的电极结构,其特征在于,所述惰性保护层含有与金属锂形成合金的金属元素,金属元素为硅、锡、铝、锗中的一种或几种。6.根据权利要求5所述的三维锂阳极的电极结构,其特征在于,所述金属元素通过其相应的氧化物或氢氧化物前驱与金属锂发生反应或电化学反应。7.一种三维锂阳极的电极结构相应的锂硫电池制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)以由碳纤维毡或石墨毡或活性碳纤维毡为基底,所述碳纤维毡由碳纤维编织构...
【专利技术属性】
技术研发人员:魏志凯,闫新秀,黄美灵,张焕,叶长英,
申请(专利权)人:四川华昆能源有限责任公司,
类型:发明
国别省市:四川,51
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