【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂离子电池，尤其涉及一种改性锂金属负极材料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
1、电动汽车、无人机和智能电子设备的快速发展促进了对高能量密度电池的需求。其中，最为广泛应用的锂离子电池(libs)具有高工作电压，低自放电率，宽工作温度范围，无电压衰减，长循环寿命，以及环境友好性等优势，使其在便携式电子产品中脱颖而出。同时由于石墨的高初始库仑效率、稳定的循环性能和低成本，使其成为当前libs商用的负极材料。然而，石墨的理论比容量只有372mah/g，制约了libs能量密度的提高。因此迫切需要一种高比容量的负极材料来满足高能量密度电池的需求。锂金属负极是已知的作为“圣杯”的负极材料，具有极高的理论比容量(3680mah/g)，最低氧化还原电位(3.04v相对于标准氢电极)，并且可以基于转化反应机制匹配超高容量无锂正极材料(s和o2)。
2、然而，金属锂负极不受控制的电镀和剥离行为仍然阻碍了锂金属电池(lmbs)的进一步商业化。循环过程中巨大的体积膨胀、电极粉碎现象、糟糕的反应可逆性和低库仑效率(ce)将导致lmbs的容量快速衰减。更糟糕的是，锂枝晶会刺穿隔膜并导致内部短路，从而导致棘手的安全问题。因此，稳定锂负极以实现高稳定性和优异的ce是至关重要的。为了解决上述问题，近年来各方研究人员都在进行持续不断的努力，有研究制备了一种超细银纳米晶体修饰的3d tio2纳米管阵列，将其用作锂沉积的受限空间，展示了超稳定的锂金属电镀和剥离性能，该金属改性锂负极显示出高库仑效率、超低过电位和优异循环寿命。其中，tio2材料具
3、因此，通过在锂金属负极的表面形成一层保护膜，将保护膜作为锂负极与有机电解液的阻挡层，能抑制锂枝晶的生长，增强锂金属电池的循环性能。有鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
1、本申请的目的在于针对锂金属负极存在库伦效率低、锂枝晶生长及其安全问题的不足，提供了一种改性锂金属负极材料及其制备方法和锂离子电池。
2、为实现以上目的，本申请的技术方案如下：
3、第一方面，本申请提供一种改性锂金属负极材料，包括bif3@cfc-li复合材料。
4、优选地，在所述bif3@cfc-li复合材料中，bif3@cfc的质量为li质量的10％-50％。
5、第二方面，本申请提供了第一方面所述的改性锂金属负极材料的制备方法，包括：将bif3@cfc置于熔融态的锂金属中，得到所述改性锂金属负极材料。
6、优选地，所述bif3@cfc的制备方法包括：
7、将氟盐溶解在水中，得到第一溶液；
8、将铋盐溶解在酸性溶液中，得到第二溶液；
9、将所述第一溶液和经酸预处理的碳纤维布加入所述第二溶液中，得到混合悬浮液，进行水热反应，得到所述bif3@cfc。
10、进一步优选地，所述bif3@cfc的制备方法还满足以下条件中的至少一个：
11、a.所述第一溶液中的氟盐浓度为1mol/l-2mol/l；
12、b.所述酸性溶液包括乙酸溶液、硝酸溶液、盐酸溶液中的至少一种；
13、c.所述第二溶液中的铋盐浓度为0.1mol/l-0.5mol/l；
14、d.所述经酸预处理中的酸包括浓硝酸和浓硫酸；
15、e.所述水热反应包括：将所述混合悬浮液搅拌20min-40min，再放入微波反应器中在100w-500w下反应3min-10min；
16、f.所述水热反应结束后，还包括：冷却至室温后，使用乙醇和水对反应产物进行离心清洗、干燥处理。
17、优选地，所述熔融态的锂金属的温度为200℃-400℃。
18、第三方面，本申请还提供了一种锂金属电池，包括第一方面所述的改性锂金属负极材料。
19、优选地，所述锂金属电池还包括正极、隔膜和电解液。
20、可选地，所述的锂金属电池满足以下条件中的至少一种：
21、g.所述正极中的正极活性材料包括磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰三元材料、硫复合材料中的至少一种；
22、h.所述隔膜包括：玻璃纤维隔膜、al2o3隔膜、celgard 2500隔膜中的至少一种满足以下条件中的至少一种；
23、i.所述电解液包括锂盐和溶剂。
24、进一步优选地，所述电解液中的锂盐包括六氟磷酸锂、双(氟磺酰基)亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂和硝酸锂中的至少一种；
25、所述电解液中的溶剂包括乙二醇二甲醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯中的至少一种。
26、本申请的有益效果：
27、本申请提供的改性锂金属负极材料中，将bif3@cfc与锂金属进行复合，其中bif3@cfc不仅可以提供平衡电荷转移的3d混合电子/离子传导路径，还可以诱导电化学循环过程中锂的均匀成核和沉积。此外，负载在碳纤维布上的bif3和li之间还能发生反应，形成具有连续离子传导相的li3bi/lif，降低了锂的表面张力。具体的，原位形成的li3bi可将锂快速传输至电解液，以补偿剥离造成的锂损耗，从而确保界面紧密接触，抑制孔隙的产生，并使电流和li+通量均匀；同时lif还能诱导锂的均匀沉积，从而抑制锂枝晶在界面的生成，这是因为lif对锂具有较高的界面能。通过上述协同效应，最终可以确保循环过程中的界面接触和均匀的锂电镀/剥离行为。
28、本申请改性锂金属负极材料的制备方法步骤简单、易操作，可用于作为负极材料进行锂金属电池的制备。
29、本申请的锂金属电池中通过使用上述改性锂金属负极材料，具有较优的循环稳定性以及库伦效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种改性锂金属负极材料，其特征在于，包括BiF3@CFC-Li复合材料。
2.如权利要求1所述的改性锂金属负极材料，其特征在于，在所述BiF3@CFC-Li复合材料中，BiF3@CFC的质量为Li质量的10％-50％。
3.一种权利要求1或2所述的改性锂金属负极材料的制备方法，其特征在于，包括：
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述BiF3@CFC的制备方法包括：
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一个：
6.如权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述熔融态的锂金属的温度为200℃-400℃。
7.一种锂金属电池，其特征在于，包括权利要求1或2所述的改性锂金属负极材料。
8.如权利要求7所述的锂金属电池，其特征在于，还包括正极、隔膜和电解液。
9.如权利要求8所述的锂金属电池，其特征在于，满足以下条件中的至少一种：
10.如权利要求9所述的锂金属电池，其特征在于，所述电解液中的锂盐包括六氟磷酸锂、双(氟磺酰基)亚胺锂
...【技术特征摘要】
1.一种改性锂金属负极材料，其特征在于，包括bif3@cfc-li复合材料。
2.如权利要求1所述的改性锂金属负极材料，其特征在于，在所述bif3@cfc-li复合材料中，bif3@cfc的质量为li质量的10％-50％。
3.一种权利要求1或2所述的改性锂金属负极材料的制备方法，其特征在于，包括：
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述bif3@cfc的制备方法包括：
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一个：
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：李艳红，许青青，谈亚军，沈左松，
申请(专利权)人：星恒电源滁州有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。