自支撑锂金属负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了自支撑锂金属负极材料及其制备方法和应用，包括：锂金属‑碳复合纤维膜，所述锂金属‑碳复合纤维膜包括多孔碳纤维和填充在所述多孔碳纤维空隙内的锂金属颗粒；惰性层，所述惰性层包覆在所述锂金属‑碳复合纤维膜的至少部分表面。将所述自支撑锂金属负极材料作为高能量密度电池的锂金属负极，可以防止锂金属的粉化脱落导致的容量衰减，从而改善电池的循环稳定性；还可以防止锂金属表面枝晶的产生，从而改善电池的安全性能；另外碳骨架不仅增加了锂金属在导电网络的接触面积，还缩短了锂离子的传输路径，从而改善了电池的倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
自支撑锂金属负极材料及其制备方法和应用
本专利技术属锂电池
，具体涉及一种自支撑锂金属负极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
由于消费市场中电子产品功能日趋齐全，且消费者对电子产品使用时长越来越长。在电动汽车领域，续航里程短仍然是限制电动车普及的一大痛点。这些市场需求都要求电池向高能量密度发展。如此趋势要求下一代电池要使用更高容量的电极材料。其中负极材料从石墨向锂金属负极的转变可以明显提升动力电池的能量密度。然而，由于锂金属负极在充放电循环过程中特别是高倍率电流下容易产生锂枝晶导致安全问题以及在充放电过程中容易粉化，导致锂金属负极的应用困难重重。目前科研界提出多种方法改善锂金属负极的电化学性能，包括在石墨烯导电网络中沉积锂金属，在碳纳米管编织物内负载锂金属，在锂金属表面引入人工SEI膜，在电解液中添加成膜添加剂等。但是，利用诸如石墨烯或碳纳米管制备成的立体碳骨架结构负载锂金属仅仅是将锂金属附着在碳骨架表面，且石墨烯较大的片层结构不利于锂离子的快速导通。如果在此基础上将立体的碳骨架制成内部含有大梁导通型孔隙的多孔结构，将锂金属渗入空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自支撑锂金属负极材料，其特征在于，包括：/n锂金属-碳复合纤维膜，所述锂金属-碳复合纤维膜包括多孔碳纤维和填充在所述多孔碳纤维空隙内的锂金属颗粒；/n惰性层，所述惰性层包覆在所述锂金属-碳复合纤维膜的至少部分表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种自支撑锂金属负极材料，其特征在于，包括：
锂金属-碳复合纤维膜，所述锂金属-碳复合纤维膜包括多孔碳纤维和填充在所述多孔碳纤维空隙内的锂金属颗粒；
惰性层，所述惰性层包覆在所述锂金属-碳复合纤维膜的至少部分表面。


2.根据权利要求1所述的自支撑锂金属负极材料，其特征在于，所述多孔碳纤维的平均直径为0.5-5μm；
任选地，所述锂金属-碳复合纤维膜的厚度为10～1200μm；
任选地，所述多孔碳纤维的孔隙率为65％-80％；
任选地，所述锂金属的重量为所述锂金属-碳复合纤维膜重量的10-90％。


3.根据权利要求1所述的自支撑锂金属负极材料，其特征在于，所述惰性层的厚度为0.2nm-100nm；
任选地，所述惰性层为含氟化合物惰性层。


4.根据权利要求1-3任一项所述的自支撑锂金属负极材料，其特征在于，所述多孔碳纤维通过静电纺丝的方式制备得到。


5.根据权利要求4所述的自支撑锂金属负极材料，其特征在于，在所述静电纺丝中，将聚合物母料溶于双溶剂体系中，所述双溶剂包括聚合物母料的良溶剂和聚合物母料的不良溶剂；
任选地，所述聚合物母料在所述双溶剂体系中的质量浓度为0.5-10wt％；
任选地，所述良溶剂与不良溶剂的体积比为1:0.3～3。


6.根据权利要求5所述的自支撑锂金属负极材料，其特征在于，所述聚合物母料选自聚乙酸乙烯酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、纤维素、木质素、聚乳酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩醛、聚己内酯、聚乙二醇和聚苯乙烯中的至少之一；
任选地，所述良溶剂选自丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙醇、丁醇、二甲基亚砜、三氯甲烷、苯、乙醇、乙酸乙酯的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱昭政，李文龙，赵育松，梁世硕，
申请(专利权)人：昆山宝创新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32