The present invention relates to a high specific surface area metal lithium negative electrode and its preparation and application. The polymer electrolyte sheet is made from macromolecule polymer, lithium salt and inorganic nanoparticles. The polymer electrolyte sheet is placed above the metal lithium strip and coiled counterclockwise from the right end to prepare a high specific surface area metal lithium negative electrode; a lithium metal negative electrode with low outer surface area and high inner surface area is prepared. By optimizing the internal interlayer, the lithium ion transport can be accelerated, the dendrite growth direction can be changed, and the safety performance of the negative electrode can be effectively improved. Moreover, the preparation method is simple and efficient, suitable for large-scale production, and has important practical application value.
【技术实现步骤摘要】
一种高比表面积金属锂负极及其制备和应用
本专利技术涉及一种新型的锂金属负极结构
技术介绍
随着经济的快速发展,人们对能源的消耗越来越大,不可再生资源日益减少,使得电池领域得到越来越多的关注。现有电池中,锂离子电池研究最多,虽然锂离子电池的能量密度较铅酸、镍氢等电池的要高,但仍不能满足人们对更高能量密度的需求,因此科研工作者将研究重点转移到金属锂二次电池。金属锂的高比容量(3860mAh/g)和低还原电位(-3.04VvsSHE)使其成为金属锂二次电池最有前景的负极材料。在金属锂二次电池中,锂负极是影响电池电化学性能的主要因素,所以对锂负极的研究是至关重要的。经过几十年的研究,金属锂负极主要存在两方面问题。首先,锂枝晶问题,即电池在充放电循环过程中锂枝晶的生长会引起电池内部短路和严重的安全问题,并且也会导致SEI膜的重复破坏而引起金属锂和电解质之间的反应。第二,循环效率较低,原因有两方面:充放电过程中金属锂表面的SEI膜的重复破坏和修复,进而消耗金属锂并缩短电池寿命;不可逆“死锂”的生成也会降低锂金属电池容量。提高锂负极的比表面积是一种有效抑制锂枝晶生长,提升锂负极循环稳定性和安全性能的重要策略。在此基础上,本专利提出了一种新型的高比表面积金属锂负极结构。通过提高负极比表面,锂沉积溶解过程中的实际电流密度降低,有利于减小沉积溶解过电位,改善沉积均匀性。另一方面,该新型锂负极结构通过卷绕法制备,具有较低的上表面积和较高的侧表面积,通过对内部夹层的改性,提高内部锂离子传输速率,能够改变锂沉积方向,缓解锂枝晶刺穿隔膜造成的电池安全问题。该制备方法简单高效,适合于大 ...
【技术保护点】
1.一种高比表面积金属锂负极制备方法,其特征在于:以高分子聚合物、锂盐、无机纳米粒子为原料制成聚合物电解质片层,将聚合物电解质片层置于金属锂带上方,从最右端逆时针卷绕,制备高比表面积金属锂负极;所述的高分子聚合物为聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或二种以上;所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、双氟磺酸亚胺锂、高氯酸锂中的一种或二种以上;所述无机纳米粒子为二氧化硅、碳酸钙、二氧化钛、二氧化锰、二氧化锆、氧化铜、三氧化二铝及金、银、铁、铜中的一种或二种以上。
【技术特征摘要】
1.一种高比表面积金属锂负极制备方法,其特征在于:以高分子聚合物、锂盐、无机纳米粒子为原料制成聚合物电解质片层,将聚合物电解质片层置于金属锂带上方,从最右端逆时针卷绕,制备高比表面积金属锂负极;所述的高分子聚合物为聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或二种以上;所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、双氟磺酸亚胺锂、高氯酸锂中的一种或二种以上;所述无机纳米粒子为二氧化硅、碳酸钙、二氧化钛、二氧化锰、二氧化锆、氧化铜、三氧化二铝及金、银、铁、铜中的一种或二种以上。2.按照权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述的高比表面积金属锂负极的制备步骤如下:(1)将锂盐溶解在溶剂中,加入无机纳米粒子,超声0.2~5h以分散均匀;再加入高分子聚合物,搅拌1~48h得到透明均一的溶液;将溶液以刮涂在平整的玻璃板或聚四氟乙烯板上,50~200℃下干燥1~48h,得到聚合物电解质片层;(2)在...
【专利技术属性】
技术研发人员:张华民,陈雨晴,张洪章,李先锋,于滢,
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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