一种自发形成纳米棒阵列的锂金属负极及其制备方法与快充锂金属电池技术

技术编号:39929209 阅读:38 留言:0更新日期:2024-01-08 21:41
本发明专利技术公开了一种自发形成纳米棒阵列的锂金属负极及其制备方法与快充锂金属电池,利用掺杂组分与锂金属的自发反应,借助反复多次的机械揉捻和滚压,在锂金属体相,三维锂纳米棒阵列的微结构结合无机快离子导体组分、锂‑金属合金、丰富晶界面等,可有效缓解锂沉积/剥离过程中的体积变化并实现锂离子/电子的快速传导;在锂金属表面,自发反应生成的富F/N/S无机锂化合物的人工SEI组分,可有效避免电解液中溶剂/锂盐过分分解导致的有机组分积累,在循环过程中保持形貌与表面结构的稳定,抑制锂枝晶生长并提高库伦效率,实现锂金属电池在高倍率下的长期循环,稳定锂金属负极并提高其在快充条件下的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂电池,特别涉及一种自发形成纳米棒阵列的锂金属负极及其制备方法与快充锂金属电池


技术介绍

1、金属锂因其具有超高理论比容量密度(3680mah g-1)和低还原电位(-3.04v,相对标准氢电极)而被认为是高能量密度电池负极材料的圣杯。然而,由锂不均匀沉积所引发的枝晶生长和镀锂脱锂过程中无法避免的体积膨胀所造成的库伦效率低、循环寿命短、内短路等一系列问题严重制约着金属锂负极的实用化进展。

2、基于对锂不均匀沉积机制的深入了解,目前研究最广泛的改性策略有两种:一为熔融法制备锂合金负极,如lial、lib、lisi、lisn、limg等。用这些骨架材料将锂束缚起来,此时锂以离子态的形式存在于骨架之中。金属锂的枝晶问题和高反应活性大大降低。但是,锂金属高温熔融合金体相掺杂的改性方式,对于不同水氧含量的手套箱或干房环境而言,实验操作中实际的处理温度可能需要超过300℃,造成安全隐患的同时也面临熔融冷却后块体再次成型的问题,操作繁琐。二为额外引入三维骨架将锂金属体相和表面三维结构化,常用材料为泡沫铜和泡沫镍等,虽然泡沫铜和泡沫镍复合锂金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种自发形成纳米棒阵列的锂金属负极的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种自发形成纳米棒阵列的锂金属负极的制备方法,其特征在于,所述被掺杂物和所述锂金属的质量比为1~50wt%:50~99wt%。

3.根据权利要求1所述的一种自发形成纳米棒阵列的锂金属负极的制备方法,其特征在于,重复辊压10~100次;

4.根据权利要求1所述的一种自发形成纳米棒阵列的锂金属负极的制备方法,其特征在于,所述被掺杂物选自金属化合物、锂盐、高分子有机物中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的一种自发形成纳米棒阵列的锂金属负极的制备...

【技术特征摘要】

1.一种自发形成纳米棒阵列的锂金属负极的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种自发形成纳米棒阵列的锂金属负极的制备方法,其特征在于,所述被掺杂物和所述锂金属的质量比为1~50wt%:50~99wt%。

3.根据权利要求1所述的一种自发形成纳米棒阵列的锂金属负极的制备方法,其特征在于,重复辊压10~100次;

4.根据权利要求1所述的一种自发形成纳米棒阵列的锂金属负极的制备方法,其特征在于,所述被掺杂物选自金属化合物、锂盐、高分子有机物中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的一种自发形成纳米棒阵列的锂金属负极的制备方法,其特征在于,所述被掺杂物选自金属化合物时,阴离子选自氮、磷、氟、硫、硝酸根、双(氟磺酰)亚胺阴离子、双(三氟甲磺酰)亚胺中的任一种;阳离子为与锂合金化的金属,...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴唯马常静段倩歌杨春雷宁德牛放姚海迪游幸子杨铖吴奇龙
申请(专利权)人:中国科学院深圳先进技术研究院
类型:发明
国别省市:

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