一种复合负极及其制备方法和在金属二次电池中的应用技术

本发明专利技术公开了一种复合负极及其制备方法和在金属二次电池中的应用，涉及电极材料技术领域。本发明专利技术将高成碳率的聚合物溶液作为壳溶液，低成碳率的聚合物溶液作为芯溶液，双金属盐溶解分散在壳溶液中，经过同轴静电纺丝，卤化处理，制备得到负载双金属卤化物并具有内延生长碳纳米管中空碳纤维结构的自支撑碳纤维膜，并利用该材料复合活性金属制备出金属二次电池用复合负极，其中双金属卤化物能够引导活性金属均匀沉积于中空纤维内、抑制枝晶生长、缓解体积膨胀，同时避免活性金属与电解液发生副反应，将该复合负极应用于金属二次电池中，能够降低活性金属的成核过电位以及电池循环的极化电压，提升金属二次电池的容量保持率和循环寿命。循环寿命。循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种复合负极及其制备方法和在金属二次电池中的应用


[0001]本专利技术涉及电极材料
，更具体地，涉及一种复合负极及其制备方法和在金属二次电池中的应用。

技术介绍

[0002]随着科学技术的进步和社会的飞速发展，传统石墨负极的锂离子电池已接近其极限理论比容量，难以满足人们对长途电动汽车、航天设备、储能电网等大功率设施设备的需求，因此新型高比能化学储能系统的开发迫在眉睫。近年来，直接以金属锂、钠、钾、锌等一类活性金属充当负极的金属二次电池，凭借其极高的比容量成为了能源领域的研究热点。
[0003]尽管金属二次电池具有高能量密度的优势，但是金属二次电池普遍存在一些问题亟待解决，尤其是负极侧，主要包括以下问题：(1)由于电流分布不均匀，活性金属倾向以枝晶形式沉积，一方面枝晶断裂会失去电接触，从而损失活性物质，另一方面枝晶会刺穿隔膜直接接触正极，导致电池短路，热失控甚至引发安全危害；(2)高反应活性的活性金属能与电解液发生复杂的副反应，过度消耗电解液与活性物质，造成电池容量衰减，循环寿命降低；(3)活性金属在反复的充放电过程中会面临巨大的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合负极，其特征在于，所述复合负极包括自支撑碳纤维膜和负载于自支撑碳纤维膜上的活性金属；其中，所述自支撑碳纤维膜包括内延生长碳纳米管芯层和管状结构中空碳纤维壳层，所述芯层中含有双金属卤化物；所述双金属卤化物的含量为10～50％；所述活性金属为锂、钠、钾、锌中的至少一种。2.如权利要求1所述复合负极，其特征在于，所述自支撑碳纤维膜的芯层中，双金属卤化物的含量为20～25％。3.一种权利要求1或2所述复合负极中的自支撑碳纤维膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将聚合物A溶解于有机溶剂中，得到芯溶液；S2.将两种过渡金属盐溶液溶解于有机溶剂中，再加入聚合物B溶解均匀，得到壳溶液；其中，所述两种过渡金属盐携带不同的金属，且两种过渡金属盐的摩尔比为(1～4):1；所述聚合物B的数均分子量大于S1中聚合物A的数均分子量；S3.将S1中的芯溶液和S2中的壳溶液进行同轴静电纺丝，得到芯
‑
壳纳米纤维，将芯
‑
壳纳米纤维进行预氧化、碳化处理，得到具有内延生长碳纳米管芯层...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘全兵，潘嘉杰，陈梓康，刘桂峥，石凯祥，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：