一种二次电池用金属锂负极及其制备和应用制造技术

本发明专利技术属于锂二次电池负极材料领域，具体公开了一种二次电池用金属锂负极，包括集流体，复合在集流体上的锂铋合金基底层，以及复合在锂铋合金基底层表面的锂化合物层。本发明专利技术还公开了所述的二次电池用金属锂负极的制备方法，将铋的化合物、导电剂和粘结剂浆化后复合在集流体表面，随后再将复合在集流体上的铋的化合物和金属锂反应，制得所述的二次电池用金属锂负极。本发明专利技术独创性地发现，通过所述铋的化合物与金属锂的化学反应，生成有效的锂铋合金；促使金属锂在铋骨架中均匀生长，同时生产有效的SEI膜，保护金属锂，避免锂枝晶产生，从而提高金属锂负极的充放电库伦效率及循环寿命。

Lithium metal anode for secondary battery and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种二次电池用金属锂负极及其制备和应用
本专利技术属于新能源器件领域，具体涉及一种二次电池用新型金属锂负极。
技术介绍
随着新能源领域的兴起，电池材料越来越备受关注。金属锂凭借高的理论比容量(3860mAh/g)、最低的电极电位(-3.040Vvs.SHE)以及低的密度(0.53g/cm3)，是锂电池中的理想的负极材料。然而锂枝晶是生长以及由此所引发的安全隐患限制了其商品化的应用。由于金属锂活性高，充放电循环过程中生长锂枝晶，导致的电池短路和库伦效率低，制约了金属锂的应用。目前主要有效的方法有：电解液的改性，3D集流体的应用，固态电解质应用，人造SEI膜等等。例如：Yang等人通过Cu-Zn合金去合金化制备多孔铜作为采用3D集流体，也实现了良好的储锂性能，但仅仅是提升比表面积，使得更多的金属锂裸露在电解液中，没有SEI膜的保护，不足以实现锂负极优良的性[1]。同样人造SEI膜的设计如：YCao等人将Al2O3采用分子沉积技术均匀包覆于金属锂表面，有效的保护金属锂，抑制锂枝晶的生长，但是人造SEI膜所带来电池内阻较大，副反应多，使得电池库本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池用金属锂负极，其特征在于，包括集流体，复合在集流体上的锂铋合金基底层，以及复合在锂铋合金基底层表面的锂化合物层。/n

【技术特征摘要】
1.一种二次电池用金属锂负极，其特征在于，包括集流体，复合在集流体上的锂铋合金基底层，以及复合在锂铋合金基底层表面的锂化合物层。


2.如权利要求1所述的二次电池用金属锂负极，其特征在于，所述的锂铋合金基底层的材料为Li3Bi和/或LiBi。


3.如权利要求1所述的二次电池用金属锂负极，其特征在于，所述的锂化合物层为锂的氧化物、硫化物、氯化物、氮化物、磷化物、氟化物中的至少一种；优选为Li2O、LiCl、Li2S、Li3N、Li3P、LiF中的至少一种。


4.如权利要求1～3任一项所述的二次电池用金属锂负极，其特征在于，所用集流体为金属集流体，优选为铜、不锈钢、镍、钛中的至少一种；集流体的厚度优选为10～20微米；
优选地，锂铋合金基底层的厚度为5微米-40微米；
优选地，锂化合物层的厚度为5纳米-500纳米；
优选地，包括集流体、复合在集流体上活性物质，所述的活性物质为铋的化合物与金属锂的反应产物；其中，铋的化合物优选为三氧化二铋、三氯化铋、三硫化二铋、二硫化铋、磷化铋、氟化铋、氮化铋中的至少一种。


5.一种二次电池用金属锂负极的制备方法，其特征在于，将铋的化合物、导电剂和粘结剂浆化后复合在集流体表面，随后再将复合在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖延清，洪波，董庆元，覃昭铭，范海林，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43