一种3D亲锂多孔金属集流体、负极及其制备和应用制造技术

本发明专利技术属于锂电电极材料领域。具体公开了一种3D亲锂多孔金属集流体，包括3D多孔金属集流体以及复合在3D多孔金属集流体骨架上的金、银、铂中的至少一种金属。本发明专利技术还公开了所述的金属集流体的制备和应用，以及尤其制得的3D亲锂多孔锂离子负极，本发明专利技术所述的集流体，在多孔金属骨架上的金、银、铂中的至少一种金属降低了锂金属成核和沉积过程中的过电位，实现了锂金属持续循环过程中均匀的沉积和溶解，有效避免枝晶的生长，大幅度提高锂金属电池的循环寿命。

A 3D lithium affinity porous metal collector, anode and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种3D亲锂多孔金属集流体、负极及其制备和应用
本专利技术属于储能器件领域，具体涉及一种亲锂的3D集流体以及采用所述的集流体制得的负极。
技术介绍
锂硫电池凭借其超高的能量密度2600Wh/kg，被作为下一代最有前途的储能器件。然而锂枝晶的生长和巨大的体积效应限制了其工业化的应用。为了应对枝晶的风险和减缓体积效应。目前最常用的策略是将金属锂负载在多孔集流体中。例如，Shu-HongYu等人[L.L.Lu，J.Ge，J.N.Yang，S.M.Chen，H.B.Yao，F.Zhou，S.H.Yu，Free-standingcoppernanowirenetworkcurrentcollectorforimprovinglithiumanodeperformance，NanoLetters16(2016)4431-4437.]通过自组装的方法制备了由铜纳米纤维所组成的多孔铜，但将其作为集流体与锂片组成锂电池时，金属锂容易优先在该多孔铜的上表面沉积，在持续的沉积过程中导致枝晶的生长。多孔集流体容易产生枝晶的只要原因在于其空间结构的不均匀性，使锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D亲锂多孔金属集流体，其特征在于：包括3D多孔金属集流体以及复合在3D多孔金属集流体骨架上的金、银、铂中的至少一种金属。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D亲锂多孔金属集流体，其特征在于：包括3D多孔金属集流体以及复合在3D多孔金属集流体骨架上的金、银、铂中的至少一种金属。


2.如权利要求1所述的3D亲锂多孔金属集流体，其特征在于：3D多孔金属集流体的材料为钛、铜、镍、铁、钴、锰中的至少一种；优选为多孔铜；
优选地，所述的3D多孔集流体的厚度为5～800μm；进一步优选为10～300μm；
优选地，所述的3D多孔集流体的孔隙率为10～90％；进一步优选为30～70％；
优选地，所述的3D多孔集流体的孔间距为0.2～400μm；进一步优选为1～300μm。


3.如权利要求1或2所述的3D亲锂多孔金属集流体，其特征在于：复合在骨架上的金属呈颗粒状；优选的颗粒度为50～2000nm；优选为100～800nm。


4.一种权利要求1～3任一项所述的3D亲锂多孔金属集流体的制备方法，其特征在于：
将3D多孔金属集流体为工作电极，以M金属为对电极，在M镀液中进行电镀，在3D多孔金属集流体的骨架上沉积金属M，制得所述的3D亲锂多孔金属集流体；
所述的M为金、银、铂中的至少一种金属元素；
所述的M镀液为包含M金属盐和表面活性剂的水溶液；
M金属盐的含量为5～50g/L；优选为15～45g/L；
所述的表面活性剂的含量为0.02～1g/L；优选为0.05～0.3g/L；
优选地，所述的M镀液中还包含络合剂，且所述的络合剂的含量优选不高于300g/L；
电镀过程的电流密度为0.25～1.5mA/cm2；优选为1～1.5mA/cm2；
电镀时间为10～60s；优选为10～30s。


5.一种权利要求1～3任一项3D亲锂多孔锂离子负极，或权利要求4所述制备方法制得的3D亲锂多孔锂离子负极的应用，其特征在...

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