【技术实现步骤摘要】
一种复合锂金属负极结构及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种锂金属负极结构，尤其涉及一种复合锂金属负极结构及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]在过去的二十年里，锂离子电池已经彻底改变了便携式电子设备，并有可能对汽车电气化产生巨大影响。尽管锂离子电池潜力巨大，但是目前最先进的锂离子电池(如LiCoO2/石墨电池)还不能完全满足汽车电气化的实际需要，即并不能同时满足高能量密度、高功率密度和长循环寿命三方面的需要。
[0003]近年来，由于锂金属具有很高的质量比容量(3860mAh/g)和很低的氧化还原电位(
‑
3.04Ev,vs标准氢电极)而被研究人员用作高能量密度电池的负极材料。然而，锂金属负极结构在制备及使用过程中存在如下问题：(1)锂金属在二次电池的循环过程中存在枝晶生长、无限的体积变化及电解液与新鲜锂金属的持续反应，造成了电池循环稳定性极差、循环寿命短；(2)当枝晶持续生长刺穿隔膜，联通正负极造成短路后会引发爆炸、火灾等安全事故；(3)采用模具冲压锂金属负极制造单元电极时，因锂金属柔软的特性使冲压期间形成的毛刺会刺穿隔膜而引发安全事故；(4)在冲压期间，锂金属骨架也必须切割成单元电极，但考虑到冲压模具的切割刀强度，锂金属骨架也存在冲压时形成毛刺的风险；(5)在液态锂浸润骨架的过程中，需要预留出部分骨架区域用来焊接极耳。
[0004]为了消除锂枝晶这一技术难题，目前国内外的研究人员采用的方法主要分为以下四个方面：(1)对锂金属表面进行物理...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种复合锂金属负极结构，其特征在于，所述复合锂金属负极结构呈片状，包括相互连接的光固化区和复合锂金属区；所述光固化区的材质包括亲锂性骨架材料和光固化材料；所述复合锂金属区的材质包括亲锂性骨架材料和锂金属。2.根据权利要求1所述的复合锂金属负极结构，其特征在于，所述复合锂金属负极结构包括依次连接的接片区、光固化区和复合锂金属区；所述接片区的材质包括亲锂性骨架材料。3.一种如权利要求1或2所述复合锂金属负极结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)对骨架材料的表面进行改性处理，制得亲锂性骨架材料；(2)在所述亲锂性骨架材料的至少一侧表面涂覆并固化光固化材料；(3)将金属锂熔化成液态金属锂，并将所述液态金属锂均匀涂覆于亲锂性骨架材料的表面，且所述液态金属锂的涂覆区域不超过所述光固化材料的涂覆区域，制得复合锂金属结构；(4)将所述复合锂金属结构冲压成单元电极，且所述冲压的施力区域位于光固化材料的涂覆区域之内，制得复合锂金属负极结构。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述骨架材料包括石墨烯、碳纳米管、碳纤维、碳纸、碳布、细菌纤维素、铜、镍、铝、铁或不锈钢中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述改性处理为电化学沉积法，具体包括：以所述骨架材料和金属铜分别作为电化学沉积体系的两极置于电化学沉积液中，使所述骨架材料处于还原电位并在两极分别施加电压，控制沉积时间，制得亲锂性骨架材料；优选地，所述电化学沉积液通过含铜电解质溶于酸溶液中配制得到；优选地，所述含铜电解质包括硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、碳酸铜、碱式碳酸铜、碱式硫酸铜、醋酸铜、氧化铜、溴化铜或碘化铜中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述酸溶液包括硫酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液、醋酸溶液、碳酸溶液、溴酸、氢溴酸或氢碘酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述含铜电解质在电化学沉积液中的浓度为0.01
‑
3mol/L，进一步优选为0.1
‑
1mol/L；优选地，所述酸溶液中的H
+
浓度为0.01
‑
3mol/L，进一步优选为0.1
‑
1.5mol/L；优选地，所述电压的施加范围为0.1
‑
5V，进一步优选为1
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3V；优选地，所述沉积时间为0.5
‑
20min，进一步优选为3
‑
10min。6.根据权利要求3
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述光固化材料包括紫外线固化材料，且所述紫外线固化材料通过利用紫外线进行照射而被固化；优选地，所述紫外线固化材料包括粘度为10
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100cps的低聚物和/或预聚物；优选地，所述低聚物选自由环氧基、氨基甲酸酯基、丙烯酸酯基、硅氧烷基、羟基和丙烯酸衍生物构成的群组中的至少一种；优选地，所述预聚物选自由不饱和聚酯基材料和聚丙烯酸酯基材料构成的群组中的至
少一种；优选地，所述低...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙唯，黄海宁，
申请(专利权)人：兰钧新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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