一种离子场/电场可控三维金属负极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种离子场/电场可控三维金属负极及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)配置3D打印墨水：将亲金属物质和粘稠剂以及导电剂和/或活性物质加入溶剂中，通过调控各组分的占比，得不同组成的3D打印墨水；(2)制备3D打印三维金属负极：将不同组成的3D打印墨水采用逐层叠加的3D打印方式打印成三维集流体，再经后处理，即得。通过3D打印结构设计与墨水组分优化，实现对三维骨架的离子场和电场的有效调控，有效抑制金属负极枝晶的生长，获得循环性能优异的无枝晶三维金属负极，该策略流程简单，操作方便，可广泛适用于锂、钠、镁、铝、钾、锌等金属负极的制备。锌等金属负极的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种离子场/电场可控三维金属负极及其制备方法


[0001]本专利技术属于电池
，具体涉及一种离子场/电场可控三维金属负极及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属负极(锂、钠、镁、铝、钾、锌等)具有极高的理论比容量和低还原电位，被认为是下一代金属离子电池中最有前途的负极候选之一。然而，在充放电过程中由于析氢等副反应容易引起金属负极巨大的体积变化。同时，金属负极不可控的枝晶生长，将导致其从基底脱落，造成严重的容量衰减。特别地，大电流下严重的枝晶生长还有可能刺穿隔膜引发电池短路，带来安全隐患，严重阻碍了金属负极的实际应用。
[0003]到目前为止，已经有大量的研究致力于解决金属负极枝晶生长问题。其中，三维金属负极由于具有比表面积大和孔隙率高等特点，得到了研究者的广泛关注。三维金属负极的大比表面积可以有效降低局部电流密度，有利于均匀成核；同时，三维结构可以将金属束缚在其多孔结构中，有效的限制了其充放电过程中的体积变化。然而，三维结构受电场影响，其结构内部离子浓度趋向于呈现梯度分布，导致金属离子优先在离子浓度集中的顶部进行成核并生长而很少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子场/电场可控三维金属负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配置3D打印墨水：将亲金属物质和粘稠剂以及导电剂和/或活性物质加入溶剂中，通过调控各组分的占比，得不同组成的3D打印墨水；(2)制备3D打印三维金属负极：将不同组成的3D打印墨水采用逐层叠加的3D打印方式打印成三维集流体，再经后处理，即得。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述3D打印墨水中亲金属物质、粘稠剂、导电剂和活性物质的质量比为10:1～10:0～10:0～10。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述亲金属物质为金、银、铜、镍、锡、钛、铜锌合金、铜锡合金、Mxene、石墨烯、碳纳米管、二氧化钛、二氧化锰、氧化铝、氧化铜、氧化钴、氧化锡、硫化锌、硒化锌、氧化锌和聚丙烯酰胺中的至少一种。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述粘稠剂为细菌纤维素、棉花纤维素、木浆纤维素、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、气相二氧化硅、海藻酸钠、海藻酸钾、羧甲基纤维素钠、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇缩醛和丁苯胶乳中的至少一种。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述导电剂为金、银、铜、镍、锡、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张楚虹，何菡娜，曾丽，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：