一种柔性锂金属电池负极骨架材料的制备方法及其产品与应用技术

本发明专利技术公开了一种柔性锂金属电池负极骨架材料的制备方法及其产品与应用，包括以下步骤：a)多壁碳纳米管分散液的配置；b)梯度导电的原丝膜的制备；c)柔性梯度碳纤维层的制备；d)介电原丝膜的制备；e)介电原丝膜的修饰；f)复合得到柔性多功能梯度导电的锂金属负极骨架。本发明专利技术中的柔性多功能梯度导电的锂金属负极骨架能稳定在酯类电解质中运行，所得到的复合锂金属负极能实现最高面积容量(12mAhcm

【技术实现步骤摘要】
一种柔性锂金属电池负极骨架材料的制备方法及其产品与应用


[0001]本专利技术属于高压锂金属电池中锂负极的
，具体涉及一种柔性锂金属电池负极骨架材料的制备方法及其产品与应用。

技术介绍

[0002]在各种二次电池中，可充放的高压锂金属电池(LMB)因其高能量密度而被认为是最具竞争力和前景的候选电池。然而，无限的相对体积变化和不受控制的枝晶生长、多种副反应导致锂基脆弱的固体电解质界面(SEI)严重损害电池循环稳定性，甚至带来灾难性的安全隐患。然而，为了促进高压LMB的广泛应用，研发需要同时解决上述问题。回顾近年来LMBs的发展，在3D主体中复合锂金属和调整电解质组成是有效和有前途的范例，前者可以均匀离子通量并适应锂金属的体积膨胀，后者可以抑制副反应然后产生坚固的固体电解质中间相(SEI)。遗憾的是，几乎所有的3D结构设计都只能适用于醚电解质(电化学稳定电压窗口低于4.0伏)，与高压LMB(截止电压大于4.3伏)不兼容。相反，虽然碳酸基电解质可以承受高压LMB的高工作电压，但它们与高活性锂金属(通常库仑效率(CE)低于95％)不相容。这使得旨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性锂金属电池负极骨架材料的制备方法，包括以下步骤：a)多壁碳纳米管分散液的配置：将不同浓度的多壁碳纳米管分别超声分散在溶剂中，分别得到高浓度、中浓度和低浓度多壁碳纳米管分散液；b)梯度导电的原丝膜的制备：向步骤a)中高浓度、中浓度和低浓度多壁碳纳米管分散液中分别加入聚合物，溶解后，得到三种浓度纺丝液；按照纺丝液中多壁碳纳米管的浓度由高到低依次进行静电纺丝，纺丝完毕后，得到梯度导电的原丝膜；c)柔性梯度碳纤维层的制备:将步骤b)中的梯度导电的原丝膜进行两步热处理，得到了柔性梯度碳纤维层；d)介电原丝膜的制备：将聚合物加入溶剂中，溶解后得到纺丝液，纺丝液经过静电纺丝后，得到介电原丝膜；e)介电原丝膜的修饰：将步骤d)中的介电原丝膜浸泡在硝酸锂溶液中，浸泡完毕后，充分烘干，得到硝酸锂修饰的介电原丝膜；f)复合：将步骤e)硝酸锂修饰的介电原丝膜放置在步骤c)中柔性梯度碳纤维上，叠合后，得到柔性多功能梯度导电的锂金属负极骨架。2.根据权利要求1所述的柔性锂金属电池负极骨架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，溶剂为二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜中的一种后多种，高浓度、中浓度和低浓度多壁碳纳米管分散液分别对应的质量百分浓度为：0.8～2.4wt％、0.3～0.6wt％和0～0.2％wt％；超声分散采用细胞破碎仪进行分散。3.根据权利要求1所述的柔性锂金属电池负极骨架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，聚合物为聚丙腈，聚乙烯醇中的一种或多种；聚合物的质量百分浓度为8～15wt％；静电纺丝的工艺参数为：纺丝针头与接收器间距为8～20cm，静电纺丝溶液注射速度为1～10mL/h，接收器转速为500～2000r/min，电压为8～12kV；高浓度、中浓度和低浓度三种纺丝液的静电纺丝的体积比为(0.5～1):(0.5～1):(0.5～1)。4.根据权利要求1所述的柔性锂金属电池负极骨架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘安强，周双，冯明阳，孟欣雨，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：