一种三维锂金属电极及其制备方法和锂金属电池技术

本申请属于锂金属电极技术领域。本申请提供了一种三维锂金属电极及其制备方法和锂金属电池，通过金属锂嵌入三维多孔支架中，能够有效降低局部电流密度，均匀化锂离子沉积，进而抑制锂枝晶的生长，降低锂离子沉积过电位。本申请的三维多孔支架是由前驱体材料以及金属箔构成，前驱体材料与金属箔相互渗透，形成锚定结构，能够容纳电池循环过程中的体积变化，进而提高库伦效率，极大地增加了锂金属电池的安全性。另外，金属锂嵌入到锚定结构的稳定三维多孔支架，有效避免了普通三维骨架在往复循环过程中易出现结构坍塌的问题，能够保持长时间的结构稳定，进而使得电池能够实现长时间的循环性能，提高锂金属电池的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种三维锂金属电极及其制备方法和锂金属电池
本申请属于锂金属电极
，尤其涉及一种三维锂金属电极及其制备方法和锂金属电池。
技术介绍
锂金属由于具有超高的理论比容量(3860mAhg-1)，较低的体积密度(0.534gcm-3)和最低的还原电位-3.04V(相对于标准氢电极)，被认为是最有前景的负极材料。然而，在电镀/剥离过程中，将锂金属箔片作为锂金属负极，由于避雷针效应，锂离子倾向于在凸起的地方沉积，导致电极表面逐渐形成锂枝晶，进而使枝晶锂暴露在电解液中，随着循环次数的增加，锂金属和电解液大量消耗，枝晶继续生长形成死锂。此外，由于锂金属的无寄主特性，导致电极在循环过程中发生巨大体积变化，造成电池循环库伦效率降低，甚至引起电池爆炸，严重阻碍了锂金属负极的实际应用。针对上述问题，Pathak等通过创建一个由LiF,Sn和Sn-Li合金紧密地固定在Li表面的人工SEI，来消除锂枝晶和死锂，通过形成合金储存锂以及在合金下部电镀锂，从而达到抑制枝晶生长的目的。Kang等通过5个碳原子的羧酸与Li的原位自发反应制备了一层厚度为1μm的均匀的羧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维锂金属电极，其特征在于，包括三维多孔支架和金属锂，所述金属锂嵌入所述三维多孔支架中；/n所述三维多孔支架包括前驱体材料以及金属箔。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维锂金属电极，其特征在于，包括三维多孔支架和金属锂，所述金属锂嵌入所述三维多孔支架中；
所述三维多孔支架包括前驱体材料以及金属箔。


2.根据权利要求1所述的三维锂金属电极，其特征在于，所述前驱体材料为钙钛矿材料，所述金属箔为铜箔。


3.根据权利要求1所述的三维锂金属电极，其特征在于，所述前驱体材料选自(La0.6Sr0.4)0.95Co0.2Fe0.8O3-δ或Ba0.5Sr0.5Co0.2Fe0.8O3-δ，其中，0＜δ＜3。


4.根据权利要求3所述的三维锂金属电极，其特征在于，所述前驱体材料的制备方法为：
将金属盐按摩尔比(La:Sr):(Co:Fe)＝(0.6:0.4)0.95:(0.2:0.8)1或(Ba:Sr):(Co:Fe)＝0.5:0.5:0.2:0.8加入到溶剂中，再加入聚合物基体，混合，得到所述前驱体材料。


5.根据权利要求4所述的三维锂金属电极，其特征在于，所述金属盐与所述溶剂的用量比例为1mmol:(2～5)ml，所述金属盐与所述聚合物基体的质量比为1:(4～8)％。


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【专利技术属性】
技术研发人员：党岱，付祥祥，吴传德，安璐，曾燃杰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44