一种阵列结构的锂金属复合电极及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种阵列结构的锂金属复合电极及其制备方法。所述锂金属复合电极由金属锂及其复合组分构成，具有垂直阵列的结构特点，其中锂复合电极厚度为1微米‑1厘米，其中阵列中的金属锂的宽度范围为10纳米‑500微米，阵列中的复合组份的宽度为0.3纳米‑500微米，复合组份包括但不限于金属、金属氧化物、二维材料及其组成的薄膜、编织物等其中的一种或复合薄膜。所述复合电极应用为金属锂基电池负极时，在充放电过程中电极表面没有明显的枝晶，具有超高面容量、优异的倍率性能和长的循环寿命。

A Lithium Metal Composite Electrode with Array Structure and Its Preparation Method

The invention relates to a lithium metal composite electrode with an array structure and a preparation method thereof. The lithium metal composite electrode consists of lithium metal and its composite components, and has the structural characteristics of a vertical array. The thickness of the lithium composite electrode is 1 micron to 1 cm. The width of lithium metal in the array is 10 nanometer to 500 micron, and the width of the composite component in the array is 0.3 nanometer to 500 micron. The composite component includes but is not limited to metals, metal oxides and two-dimensional materials. One of the membranes or composite membranes composed of the membranes, knitted fabrics, etc. When the composite electrode is applied as a negative electrode of a metal lithium-based battery, there is no obvious dendrite on the surface of the electrode during charging and discharging, and the composite electrode has super high surface capacity, excellent rate performance and long cycle life.

【技术实现步骤摘要】
一种阵列结构的锂金属复合电极及其制备方法
本专利技术属于二次电池领域，具体涉及一种阵列结构的锂金属复合电极及其制备方法。
技术介绍
金属锂电池作为当今世界应用最广泛和最有发展前景的电池之一，具有比能量和放电性能高、工作和贮存寿命长、安全操作性能高和成本较低的优点。随着Li-S电池、Li-空气、Li-二氧化碳电池等新型高容量锂电池的出现，锂金属负极的安全应用成为了下一代能量存储系统的决定因素。锂金属一直被视作可再充锂电池的最理想的负极材料，它具有极高的理论比容量(3860mAhg-1)，低密度(0.59gcm-3)和最负的电化学电势(相比标准氢电极大约-3.04V)等优异性能。然而由于锂金属负极充放电过程中的无载体特性，其在重复充电/放电过程中存在枝晶生长、低库仑效率(CE)问题，导致基于锂金属负极的可充电电池至今尚未商业化。最近,研究的关注已经转移锂金属负极的结构设计和集流体的制造，以抑制锂枝晶的生长，调节锂的循环行为。通过设计降低沉积过程中的电流密度以及采用高比表面积的集流体已经成为一项新的研究方向。但是传统的制备方法中复杂的制造过程，以及设计纳米结构的材料也限制了它们的实际应用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列结构的锂金属复合电极，其特征在于，所述复合电极由金属锂及其复合组分构成，具有垂直阵列的结构特点；所述锂复合电极的厚度为1微米‑1厘米；其中，阵列中的金属锂的宽度范围为10纳米‑500微米，阵列中的复合组份的宽度范围为0.3纳米‑500微米；所述复合组份选自金属、金属氧化物、二维材料及其组成的薄膜、编织物中的一种或复合薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种阵列结构的锂金属复合电极，其特征在于，所述复合电极由金属锂及其复合组分构成，具有垂直阵列的结构特点；所述锂复合电极的厚度为1微米-1厘米；其中，阵列中的金属锂的宽度范围为10纳米-500微米，阵列中的复合组份的宽度范围为0.3纳米-500微米；所述复合组份选自金属、金属氧化物、二维材料及其组成的薄膜、编织物中的一种或复合薄膜。2.根据权利要求1所述的锂金属复合电极，其特征在于，所述复合组份中的金属选自铜、铝、金、银、钼、铁、锌、锡、锗及合金中的一种或多种，优选为金属箔和金属线；所述金属氧化物选自氧化锌、氧化锡、氧化硅、氧化锗中的一种或多种；所述二维材料及其组成的薄膜选自石墨烯、氮化硼、氧化钼、二硫化钼、碳化钛及其薄膜或复合膜中的一种或多种；所述编织物选自碳纤维布、碳纳米管薄膜、无纺布中的一种或多种；所述复合薄膜选自金属与二维材料、金属氧化物与二维材料、金属与金属、金属与编织物、金属氧化物与编织物中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的锂金属复合电极，其特征在于，所述复合锂电极的面容量为0.5-100...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨树斌，曹振江，李彬，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11