一种多孔锂金属阳极、制备及其在锂金属电池中的应用制造技术

本发明专利技术属于锂金属电池技术领域，具体公开了一种多孔锂金属阳极，包括多孔金属集流体，复合在所述多孔金属集流体骨架上的金属锂层，以及覆盖金属锂层表面的氧化锂层。本发明专利技术还公开了所述的多孔锂金属阳极的制备方法，将多孔金属集流体进行表面氧化，随后向表面氧化后的多孔金属集流体中填充金属锂，进行置换反应，制得所述的多孔锂金属阳极。本发明专利技术还公开所述的多孔锂金属阳极的应用以及制得的锂金属电池。本发明专利技术中，原位形成的氧化锂层的存在降低了金属锂与电解液直接接触，有效避免的界面反应的发生，同时保持多孔金属集流体高比表面积的优势。同时，氧化层良好的亲锂性，有利于稳定锂离子的传输，最终实现锂金属电池长的循环寿命。

Porous lithium metal anode, preparation and application in lithium metal battery

【技术实现步骤摘要】
一种多孔锂金属阳极、制备及其在锂金属电池中的应用
本专利技术属于能源存储领域，具体涉及一种多孔锂金属阳极的制备与应用。
技术介绍
金属锂阳极在电池中的作用机制是金属锂的沉积和溶解，其基本反映式为：充电：Li++e＝Li；放电：Li-e＝Li+。不同于常规的锂离子电池的负极发生的是锂离子在石墨负极中的嵌入和脱出。金属锂凭借着超高的理论比容量(3860mAh/g)以及最低的电极电位(-3.04V)，被越来越多的科研工作者视为下一代锂电池最具发展前景的阳极材料。在这一背景下，以金属锂为阳极的锂硫电池和锂空气电池在近几年中得到长足的发展。但是，锂枝晶和锂金属电池循环过程中巨大的体积效应限制了其实际的应用。为了应对这些问题，大量的策略，如优化电解液中的锂盐，溶剂，功能性的添加剂甚至是离子液体也被广泛的开发和研究。如MiaoWang等人[P.Zhang，J.Zhu，M.Wang，N.Imanishi，O.Yamamoto，Lithiumdendritesuppressionandcyclingefficiencyoflithiumanode本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔锂金属阳极，其特征在于：包括多孔金属集流体，复合在所述多孔金属集流体骨架上的金属锂层，以及覆盖金属锂层表面的氧化锂层。/n

【技术特征摘要】
1.一种多孔锂金属阳极，其特征在于：包括多孔金属集流体，复合在所述多孔金属集流体骨架上的金属锂层，以及覆盖金属锂层表面的氧化锂层。


2.如权利要求1所述的多孔锂金属阳极，其特征在于：3D多孔金属集流体的材料为钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜中的至少一种；
优选地，所述的3D多孔集流体的厚度为10～1200μm；进一步优选为30～500μm；
优选地，所述的3D多孔集流体的孔隙率为20～99％；进一步优选为30～90％；
优选地，所述的3D多孔集流体的孔间距为1～400μm；进一步优选为5～300μm。


3.如权利要求1所述的多孔锂金属阳极，其特征在于：金属锂含量范围10～90wt.％；氧化锂厚度的范围10～700nm。


4.如权利要求1～3任一项所述的多孔锂金属阳极，其特征在于：所述的金属锂层以及氧化锂层由复合在3D多孔集流体表面的金属氧化材料和金属锂进行置换反应原位形成；
优选地，所述的金属氧化材料的金属元素和3D多孔集流体的金属元素相同；
优选地，所述的金属氧化材料由所述的3D多孔集流体氧化焙烧得到。


5.一种权利要求1～4任一项所述多孔锂金属阳极的制备方法，其特征在于：将多孔金属集流体进行表面氧化，随后向表面氧化后的多孔金属集流体中填充金属锂，进行置换反应，制...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖延清，洪波，范海林，段柏禹，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