一种图案化定制的梯度电极的制备方法及其低温应用技术

本发明专利技术公开了一种图案化定制的梯度电极的制备方法及其低温应用，所述方法包括如下步骤：步骤一：亲锂或钠位点的构筑；步骤二：聚合物前体溶液的制备；步骤三：图案化定制的梯度电极制备。本发明专利技术通过在锂或钠金属负极表面原位构筑亲锂或钠涂层，利用高度定向的图案化处理方法在电极表面定制特殊的凹凸槽结构，形成纵深方向上其亲锂性呈梯度化分布，梯度设计不仅有效阻止了电解质和电极之间的副反应，还能协同优化电场分布，调节锂或钠离子通量和局部电流密度，实现“自下而上”的沉积模式，避免锂或钠枝晶的形成，改善电池在低温及高倍率条件下的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂或钠电池，涉及一种图案化定制的梯度电极的制备方法及其应用，具体涉及一种图案化定制的梯度锂或钠电极的制备方法及其低温应用。

技术介绍

1、作为清洁环保的先进储能技术，锂离子电池凭借其高能量密度、功率密度和长循环寿命等优势，在便携式电子产品、电动汽车、固定式储能等领域占据主导地位。然后，其低温下性能严重衰减的问题限制了在高海拔、高纬度、深海、太空等极端环境中的应用。电解液凝固电导率迅速下降，界面电荷传输受阻，电池放出的容量只能是室温的30%，难以满足极端领域的应用。此外，钠离子电池和锂离子电池的工作原理相似，在资源和成本方面独具优势而激发研究者的兴趣，有望广泛应用于大规模储能系统和低速电动汽车等领域，且钠离子的斯托克斯半径小于锂离子，表现出更强的离子扩散能力，在低温场景中极具应用潜力。然而，钠电池也同样面临着低温下性能迅速恶化的挑战。

2、可充电锂或钠电池的低温性能在很大程度上取决于电极材料和电解质。锂或钠离子去溶剂化过程以及锂离子通过电极-电解质界面层的电荷转移过程被认为是低温性能的主要限制因素。低温条件下，电化学极化和浓度极化严本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种图案化定制的梯度电极的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的图案化定制的梯度电极的制备方法，其特征在于所述步骤一中，通过室温冷接键合的方法构筑亲锂性保护层的具体步骤如下：将锂或钠金属负极置于浓度为0.3~0.6 M的金属氯化物溶液中进行原位转化反应，所述金属氯化物溶液为SnCl4、ZnCl2、AlCl3、AgCl、MgCl2中的一种或多种；所述原位转化反应在室温下进行，室温反应时间为4~15 min。

3.根据权利要求1所述的图案化定制的梯度电极的制备方法，其特征在于所述步骤一中，通过室温冷接键合的方法构筑亲锂性保护层的具体步...

【技术特征摘要】

1.一种图案化定制的梯度电极的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的图案化定制的梯度电极的制备方法，其特征在于所述步骤一中，通过室温冷接键合的方法构筑亲锂性保护层的具体步骤如下：将锂或钠金属负极置于浓度为0.3~0.6 m的金属氯化物溶液中进行原位转化反应，所述金属氯化物溶液为sncl4、zncl2、alcl3、agcl、mgcl2中的一种或多种；所述原位转化反应在室温下进行，室温反应时间为4~15 min。

3.根据权利要求1所述的图案化定制的梯度电极的制备方法，其特征在于所述步骤一中，通过室温冷接键合的方法构筑亲锂性保护层的具体步骤如下：将锂或钠金属负极置于浓度为0.05~0.3g/ml富含胺基官能团的溶液进行反应，所述富含胺基官能团的溶液为三聚氰胺、双氰胺、n, n-二甲基甲酰胺中的一种或几种的混合物；所述反应在室温下进行，室温反应时间为6~15 min。

4.根据权利要求1所述的根据权利要求1所述的图案化定制的梯度电极的制备方法，其特征在于所述步骤一中，干燥的温度为40~80 ℃，时间为2~8 h。

5.根据权利要求1所述的根据权利要求1所述的图案化定制的梯度电极的制备方法，其特征在于所述步骤二中，聚合物为聚甲基硅氧烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家钧，李梦璐，安汉文，娄帅锋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：