金属锂可控成核及生长的锂金属复合电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属锂可控成核及生长的锂金属复合电极及其制备方法，其中所述锂金属复合电极，包括集流体层、成核层和金属锂层；所述成核层在所述金属锂层与所述集流体层之间；或，所述金属锂层在所述成核层与所述集流体层之间，所述成核层由导电纳米片组成；所述集流体层为导电材料。本发明专利技术还包括制备该锂金属复合电极的制备方法，该制备方法简单易行，从金属锂表面成核的思路出发，避免了复杂的金属锂微观结构设计和制备，具有极好的实用性，得到的锂金属复合电极作为金属锂基电池负极表现出优异的循环性能，经多次充放电后表面平整，没有明显的枝晶形成。

【技术实现步骤摘要】
金属锂可控成核及生长的锂金属复合电极及其制备方法
本专利技术属于二次电池领域，具体涉及一种金属锂可控成核及生长的锂金属复合电极及其制备方法。
技术介绍
金属锂电池作为当今世界应用最广泛和最有发展前景的电池之一，具有比能量和放电性能高、工作和贮存寿命长、安全操作性能高和成本较低的优点。随着Li-S电池、Li-空气、Li-二氧化碳电池等新型高容量锂电池的出现，锂金属负极的安全应用成为了下一代能量存储系统的决定因素。锂金属一直被视作可再充锂电池的最理想的负极材料，它具有极高的理论比容量（3860mAh·g-1），低密度（0.59g·cm-3）和最负的电化学电势（相比标准氢电极大约-3.04V）等优异性能。然而由于锂金属负极充放电过程中存在的不可控沉积，其在重复充电/放电过程中存在枝晶生长、低库仑效率（CE）问题，导致基于锂金属负极的可充电电池至今尚未商业化。最近，研究的关注已经转移到控制锂金属的沉积生长方式来抑制锂枝晶的生长，调节锂的循环行为。通过贵金属控制锂金属的成核已经成为一项新的研究方向。但是贵金属的成本和设计纳米结构的材料也限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属锂可控成核及生长的锂金属复合电极，其特征在于，包括集流体层、成核层和金属锂层；其中，所述成核层在所述金属锂层与所述集流体层之间，或者所述金属锂层在所述成核层与所述集流体层之间；所述成核层包含导电纳米片；所述集流体层为导电材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属锂可控成核及生长的锂金属复合电极，其特征在于，包括集流体层、成核层和金属锂层；其中，所述成核层在所述金属锂层与所述集流体层之间，或者所述金属锂层在所述成核层与所述集流体层之间；所述成核层包含导电纳米片；所述集流体层为导电材料。


2.如权利要求1所述的金属锂可控成核及生长的锂金属复合电极，其特征在于，所述导电纳米片的材料类型包括：金属、金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物、金属硫化物、或碳材料中的一种或多种。


3.如权利要求1或2所述的金属锂可控成核及生长的锂金属复合电极，其特征在于，所述导电纳米片的材料为二维材料，所述二维材料包括：石墨烯、氮化硼、氧化钼、二硫化钼、或过渡金属碳化物MXenes中的一种或多种；其中，所述过渡金属碳化物MXenes包括：Ti3C2Tx、Ti5C4、Ti4C3、Ti2C、Cr2TiC2、Hf2C、Mo2C、Mo2Ti2C3、Mo2TiC2、Mo2ScC2、Nb2C、Nb4C3、Nb5C4、V4C3、V2C、V3C2、Ta2C、Ta3C2、Ta4C3、Ta2C2、Ta5C4、Zr3C2、Zr2C、Sc2C、Cr2TiC2或带有空位和缺陷的MXenes中的一种或多种。


4.如权利要求2所述的金属锂可控成核及生长的锂金属复合电极，其特征在于，所述金属，包括：铜、铝、金、银、钼、铁、锌、锡、锗或该些金属的合金中的一种或多种；和/或，
所述金属氧化物，包括：氧化锌、氧化锡、氧化铁、四氧化三铁、氧化铟、氧化铜、或氧化锗中的一种或多种；和/或，
所述碳材料，包括：石墨烯量子点、碳纤维布、或碳纳米管薄膜中的一种或多种。


5.如权利要求1所述的金属锂可控成核及生长的锂金属复合电极，其特征在于，所述导电纳米片的厚度为0.3nm至100nm，片径为100nm至100μm。


6.如权利要求1所述的金属锂可控成核及生长的锂金属复合电极，其特征在于，所述成核层为单层，且由所述电纳米片均匀分散形成；或，所述成核层为多层，且由所述导电纳米片层叠均匀分散形成。

【专利技术属性】
技术研发人员：杨树斌，张迪，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11