金属锂@碳复合材料、锂金属阳极及其制备和应用制造技术

本发明专利技术属于电池材料领域，具体公开了一种金属锂@碳复合材料，包括带有密闭的装填腔室的中空碳颗粒，以及填充在装填腔室内的金属锂；所述的中空碳颗粒的壳材料为石墨化碳。其优势在于，中空碳颗粒巨大的内部空腔提供了金属锂存储的位点，而中空碳颗粒表面的碳壁有效防止了金属锂与空气，电解液的直接接触，避免的界面反应的发生。得益于这些优势，中空碳颗粒保护的金属锂阳极可以在空气中稳定100h以上。本发明专利技术还公开了所述的金属锂@碳复合材料的制备和应用。

Lithium @ carbon composite, lithium metal anode and their preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
金属锂@碳复合材料、锂金属阳极及其制备和应用
本专利技术属于储能器件领域，具体涉及空气稳定的锂阳极颗粒的制备与应用。
技术介绍
金属锂凭借极高的理论比容量和最负的电极电位，被誉为是锂电池行业界圣杯似的材料。将金属锂负极取代现有的石墨负极是未来锂电池行业界的必由之路。但是，金属锂负极高的活性导致其极易空气中的氮气，氧气，二氧化碳，水蒸气等反应。这些不可逆的反应给锂电池的制备带来了极大的安全隐患。同时，其也不可避免与电解液中的溶剂，添加剂持续反应，在锂沉积/溶解的过程中导致锂金属表面SEI膜的不断生成，破坏和累计，最终导致低的库伦效率和不可控制锂枝晶的生长。因此，构造稳定的锂阳极，特别是实现在空气中稳定的锂阳极是目前学术界和工业界的研究的热点和难点。通过在商品化的锂粉表面构造一层氟化锂可以短暂保护金属锂不被空气腐蚀。如WooYoungYoon等人[S.-T.Hong，J.-S.Kim，S.-J.Lim，W.Y.Yoon，Surfacecharacterizationofemulsifiedlithiumpowderelectrode，Ele本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属锂@碳复合材料，其特征在于，包括带有密闭的装填腔室的中空碳颗粒，以及填充在装填腔室内的金属锂；所述的中空碳颗粒的壳材料为石墨化碳。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属锂@碳复合材料，其特征在于，包括带有密闭的装填腔室的中空碳颗粒，以及填充在装填腔室内的金属锂；所述的中空碳颗粒的壳材料为石墨化碳。


2.如权利要求1所述的金属锂@碳复合材料，其特征在于，所述的金属锂穿过所述的中空碳颗粒的壳材料填充至所述的装填腔室内；
优选地，所述的金属锂@碳复合材料的比表面积为8～800m2/g；优选为60～400m2/g；进一步优选为98～246m2/g；
优选地，中空碳颗粒的壳体厚度为0.5～120nm；优选为3～60nm；进一步优选为14～35nm。


3.如权利要求1所述的金属锂@碳复合材料，其特征在于，装填腔室占总体积的40％～99％；优选为50％～95％；进一步优选为65～80％；
金属锂的含量为40～98wt.％；优选为50～95wt.％。


4.如权利要求1～3任一项所述的金属锂@碳复合材料，其特征在于，中空碳颗粒的壳材料为掺氮石墨化碳；
壳材料中，氮含量为0.05～10at.％；优选为0.2～6at.％；进一步优选为0.6～4.1at.％。


5.一种权利要求1～4任一项所述的金属锂@碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：将中空碳颗粒与胶粘剂共混并涂覆在金属箔上，将其为工作电极，以金属锂为对电极，通过电沉积的方法将金属锂沉积在中空碳颗粒中；
步骤(2)：将步骤(1)电沉积后的金属箔在有机溶液中进行超声处理，随后得到所述的金属锂@碳复合材料。


6.如权利要求5所述的金属锂@碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述的胶粘剂为聚乙烯醇，聚四氟乙烯，羧甲基纤维素钠，聚偏氯乙烯，SBR橡胶的至少一种；
所述的金属箔为铜箔，钛箔，镍箔亦或是它们的...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪波，赖延清，范海林，覃昭铭，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