一种三维碳基复合金属锂负极及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种三维碳基复合金属锂负极及其制备方法与应用，该制备方法首先对碳纤维布进行酸化处理；然后将酸化处理后的碳纤维布放入高锰酸钾、浓硫酸和去离子水配制而成得混合溶液中，低温保温搅拌使MnO2纳米片阵列原位生长在在碳纤维布表面；最后将负载有二氧化锰纳米片阵列的碳纤维布作为三维碳基亲锂载体，通过熔融渗锂法制备出三维复合金属锂负极。本发明专利技术提供的制备方法工艺简单、成本低，可大面积制备，制备得到的三维复合金属锂负极呈现三维多孔结构，可以适应循环过程中剧烈的体积变化，避免金属锂的长期剥离/沉积过程中的体积效应和金属锂的粉化问题，提高锂金属电池的库伦效率和循环寿命。伦效率和循环寿命。伦效率和循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种三维碳基复合金属锂负极及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及金属锂负极制备
，尤其是一种三维碳基复合金属锂负极及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着便携式电子设备和电动汽车等领域的持续快速发展，人类社会对锂电池的能量密度、循环性能和倍率性能提出了更高的要求。
[0003]尽管锂离子电池应用广泛，锂离子电池实际能量密度的提升却显得滞后。目前基于石墨负极(理论放电比容量为371mAh/g)的传统锂离子电池能量密度已趋近于理论极限。随着人们对电池能量密度的迫切需求，锂金属因其极高的比容量(3860mAh/g)、最低的电极电势(
‑
3.04V)以及优异的机械柔性和轻质等特点，被誉为电极材料中的“圣杯”，是未来构建高能量密度电池体系的重要选择。
[0004]然而，金属锂负极的实用化仍存在诸多问题，其中关键制约因素包括金属锂在沉积和剥离过程中的体积效应和锂枝晶的产生，这直接导致锂金属电池能量密度、循环性能和使用寿命较差等缺陷。三维碳基多孔骨架材料由于质量轻、比表面积大、导电性好以及优异的机械强度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维碳基复合金属锂负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将碳纤维布依次用盐酸、丙酮、去离子水和无水乙醇分别进行超声清洗后烘干，向清洗烘干后的碳纤维布加入浓硫酸，进行水热反应，得到酸化碳纤维布；S2：将高锰酸钾、浓硫酸和去离子水配制成混合溶液，水浴加热搅拌使高锰酸钾完溶解，然后将所述酸化碳纤维布放入混合溶液，保温搅拌，超声清洗，真空烘干，得到负载二氧化锰纳米片阵列的碳纤维布；S3：将金属锂加热至熔融状态，将负载二氧化锰纳米片阵列的碳纤维布一端浸入熔融金属锂中，通过毛细作用制得三维碳基复合金属锂负极。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述水热反应的温度为90～100℃，时间为4～6h。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述烘干的温度为50～60℃，时间为3～6h；所述超声清洗的时间为10～20min。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述盐酸的浓度为1～2mol/L。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述混...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙巍巍，范晓波，付天吉，李宇杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：