超薄金属锂电极及其制备以及作为二次锂电池负极的用途制造技术

本发明专利技术公开了一种超薄金属锂电极及其制备以及作为二次锂电池负极的用途，其中该超薄金属锂电极包括金属锂层和集流体层，所述金属锂层覆载在所述集流体层的表面，所述金属锂层的厚度介于1μm至100μm之间，所述金属锂层包括金属锂、添加成分和骨架成分；所述添加成分包括：表面含有卤族元素官能团的无机材料，和/或，能够与液态金属锂或锂合金相亲的无机材料；所述骨架成分是具有一维和/或二维结构的纳米材料，所述一维或二维结构的纳米材料能够在该金属锂层内部形成三维网络结构。本发明专利技术超薄金属锂电极作为负极能够制造出正负极容量匹配的新型锂电池，由于不含超过量的锂，具有更好的安全性和更高的能量密度。更好的安全性和更高的能量密度。更好的安全性和更高的能量密度。

【技术实现步骤摘要】
超薄金属锂电极及其制备以及作为二次锂电池负极的用途


[0001]本专利技术涉及储能电池领域，具体涉及一种超薄金属锂电极及其制备以及作为二次锂电池负极的用途。

技术介绍

[0002]金属锂一直被视作锂电池的最理想的负极材料，它具有极高的理论比容量(3860mAh
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g-1
)，低密度(0.59g
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cm-3
)和最负的电化学电势(相比标准氢电极大约-3.04V)等优异性质。早在20世纪七八十年代，锂金属电池便开始了商业化，1972年埃克森石油公司开发了Li/TiS2锂二次电池，随后Li/MnO2、Li/Ag2V4O
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等锂金属电池陆续研发问世，但是金属锂作为负极材料，在反复充放电的过程中，金属锂在界面位置不均匀沉积形成枝晶，随着枝晶的生长，有可能刺破隔膜形成电池短路导致安全问题。1989年Moli Energy公司商业化生产的Li/MoS2电池出现安全事故，导致电池全部召回。自此，安全性更可靠的锂离子电池得到了更多的关注。锂离子电池由于具有较高的比容量、高工作电压、长使用寿命本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超薄金属锂电极，其特征在于，包括金属锂层和集流体层，所述金属锂层覆载在所述集流体层的表面，所述金属锂层的厚度介于1μm至100μm之间，所述金属锂层包括金属锂、添加成分和骨架成分；所述添加成分包括：表面含有卤族元素官能团的无机材料，和/或，能够与液态金属锂或锂合金相亲的无机材料；所述骨架成分是具有一维和/或二维结构的纳米材料，所述一维或二维结构的纳米材料能够在该金属锂层内部形成三维网络结构。2.如权利要求1所述的超薄金属锂电极，其特征在于，所述金属锂层的成分还包括能够与金属锂形成锂合金的合金元素Mg、Al、In、Zn、Ag、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Hg、Ga、Tl、Ge、Pb、As、Sb、Bi、B、S、Se或Te中的一种或多种，所述合金元素具有降低液态金属锂的表面张力的作用。3.如权利要求1所述的超薄金属锂电极，其特征在于，所述含有卤族元素官能团的无机材料具有二维或者层状结构，包括：过渡金属氮化物、过渡金属碳化物、过渡金属碳氮化合物、石墨烯或石墨片的一种或多种；所述卤族元素官能团包括-F、-Cl、-Br或-I中的一种或多种；所述能够与液态金属锂或锂合金相亲的无机材料包括金属氧化物、碳材料或过渡金属硫族化合物中的一种或多种；所述一维结构的纳米材料包括：碳纳米管、碳纤维、聚合物纤维、玻璃纤维或金属纤维中的一种或多种；所述二维结构的纳米材料包括：石墨烯、氮化硼、氮化碳或碳纳米带中的一种或多种。4.如权利要求1至3中任一项所述的超薄金属锂电极，其特征在于，所述集流体层的材料包括铜、不锈钢或镍中的一种。5.如权利要求1至3中任一项所述的超薄金属锂电极，其特征在于，在所述金属锂层中所述添加成分的质量含量介于0.01wt.％至50wt.％之间；和/或，所述骨架成分的质量含量介于0.1wt.％至50wt.％之间。6.一种超薄金属锂电极的制备方法，其特征在于，包括步骤：加热步骤：在惰性气体的...

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