【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体为一种mxene基锂合金负极及其制备方法、锂电池及其制备方法。
技术介绍
1、目前，锂离子电池自上世纪九十年代成功商业化以来，已成为当下最流行的移动储能方式之一，促进了消费电子、电力交通、军工产品及医疗设备的快速发展与进步。但随着社会的不断发展，基于石墨负极(372mah/g)的锂离子电池越来越难以满足日益增长市场需求。金属锂具有超高的理论比容量(3860mah/g)、最低的电化学电位(-3.04vvs标准氢电极)和超低的密度(0.53g/cm3)，被认为是最具有潜力的负极材料之一，获得了广泛的研究关注。
2、使用锂金属负极代替石墨负极制备锂金属电池，可以极大提高锂离子电池的能量密度。然而直接使用锂片作为负极，也存在诸多问题。金属锂负极在使用过程中，由于不均匀的锂沉积行为导致大量的锂枝晶生成，而锂枝晶有可能会刺穿隔膜，引发电池短路，引起电池着火和爆炸等安全问题。此外，无“宿主结构”的锂沉积及“死锂”的产生还导致金属锂负极的体积膨胀，由此引起电池出现形变，缩短循环寿命。上述这些原因导致金属锂负极的商业化进程受到严重阻碍，迄今尚未量产应用。
3、为了解决金属锂负极所存在的各种问题，学者们研发了多种多样的解决策略。其中，合金化是一种非常有效的改性方法。锂合金负极具有内生的合金骨架结构，在电池的循环过程中合金骨架结构不仅降低电化学反应的电流密度，从而抑制枝晶的形成，而且能够在锂不断地脱出和沉积的过程中，减小体积变化，稳定电池结构。此外，锂合金骨架还额外增加了亲锂位点，有利于诱导金属锂成核、
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中锂合金负极厚度过厚降低锂电池的能量密度及内部颗粒机械强度不足、稳定性和连续性差等问题，公开了一种mxene基锂合金负极及其制备方法、锂电池及其制备方法。
2、为了实现上述目的及其他目的，本专利技术公开一种mxene基锂合金负极的制备方法，包括如下步骤：通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀max相前驱体，制备形成剥离的少层mxene悬浮液；将所述少层mxene悬浮液进行真空抽滤形成湿膜，真空干燥后，形成mxene膜；将所述mxene膜浸入熔融的锂合金混合物中，待一段浸润时间后，将所述mxene膜取出，自然冷却以得到mxene基锂合金薄膜；将所述mxene基锂合金薄膜进行切割，形成mxene基锂合金负极。
3、作为一种可实施方式，所述通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀max相前驱体，制备形成剥离的少层mxene悬浮液的步骤包括：将一定量的max相前驱体置于配置的含氟化合物的刻蚀溶液中，持续搅拌，形成混合溶液；对所述混合溶液进行离心清洗和超声剥离或者机械震荡，获得少层mxene悬浮液。
4、作为一种可实施方式，所述通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀max相前驱体，制备形成剥离的少层mxene悬浮液的步骤包括：在30摄氏度至80摄氏度下，将称取的氟化锂与相应的盐酸混合并搅拌，配置形成刻蚀溶液；将称取的max相前驱体加入所述刻蚀溶液中，在设定的搅拌时间内持续搅拌，形成混合溶液；对所述混合溶液进行离心操作，直至上清液达到中性，保存底部粘稠状沉淀物；将所述底部粘稠状沉淀物加入去离子水中稀释，在冰浴和氮气条件下进行超声或者机械震荡，随后再进行离心操作，获取少层mxene悬浮液；
5、所述将所述mxene膜浸入熔融的锂合金混合物中，待一段浸润时间后，将所述mxene膜取出，自然冷却以得到mxene基锂合金薄膜的步骤包括：将称取的锂箔和铝颗粒或称取的锂箔和铜颗粒置于金属坩埚中，在高温下搅拌熔融，形成金属混合物；将所述mxene膜浸入所述熔融的金属混合物中，浸润充分后，将所述mxene膜取出，置于室温下冷却，得到mxene基锂铝合金薄膜或mxene基锂铜合金薄膜。
6、作为一种可实施方式，所述通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀max相前驱体，制备形成剥离的少层mxene悬浮液的步骤包括：在30摄氏度至80摄氏度下，将称取的氟化钠与相应的盐酸混合并搅拌，配置形成刻蚀溶液；将称取的max相前驱体加入所述刻蚀溶液中，在设定的搅拌时间内持续搅拌，形成混合溶液；对所述混合溶液进行离心操作，直至上清液达到中性，保存底部粘稠状沉淀物；将所述底部粘稠状沉淀物加入去离子水中稀释，在冰浴和氮气条件下进行超声或者机械震荡，随后再进行离心操作，获取少层mxene悬浮液；
7、所述将所述mxene膜浸入熔融的锂合金混合物中，待一段浸润时间后，将所述mxene膜取出，自然冷却以得到mxene基锂合金薄膜的步骤包括：将称取的锂箔和锌颗粒置于金属坩埚中，在高温下搅拌熔融，形成金属混合物；将所述mxene膜浸入所述熔融的金属混合物中，浸润充分后，将所述mxene膜取出，置于室温下冷却，得到mxene基锂锌合金薄膜。
8、作为一种可实施方式，所述通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀max相前驱体，制备形成剥离的少层mxene悬浮液的步骤包括：在30摄氏度至80摄氏度下，将称取的质量分数为10～35的氢氟酸混合并搅拌，配置形成刻蚀溶液；将称取的max相前驱体加入所述刻蚀溶液中，在设定的搅拌时间内持续搅拌，形成混合溶液；对所述混合溶液进行离心操作，直至上清液达到中性，保存底部粘稠状沉淀物；将所述底部粘稠状沉淀物加入去离子水中稀释，在冰浴和氮气条件下进行超声或者机械震荡，随后再进行离心操作，获取少层mxene悬浮液；
9、所述将所述mxene膜浸入熔融的锂合金混合物中，待一段浸润时间后，将所述mxene膜取出，自然冷却以得到mxene基锂合金薄膜的步骤包括：将称取的锂箔和锡颗粒置于金属坩埚中，在高温下搅拌熔融，形成金属混合物；将所述mxene膜浸入所述熔融的金属混合物中，浸润充分后，将所述mxene膜取出，置于室温下冷却，得到mxene基锂锡合金薄膜。
10、本专利技术另公开一种mxene基锂合金负极，其是由前述mxene基锂合金负极的制备方法制备。
11、本专利技术再公开一种锂电池的制备方法，包括如下步骤：制备mxene基锂合金负极；将制备的mxene基锂合金负极和正极组装成锂电池。
12、作为一种可实施方式，所述制备mxene基锂合金负极的步骤包括：将max相前驱体加入氟化锂和盐酸混合形成的刻蚀溶液中，通过搅拌、离心操作，直至上清液达到中性；提取底部粘稠状沉淀物并将其加入去离子水中稀释，在冰浴和氮气条件下进行超声或者机械震荡、以及离心操作，获取少层mxene悬浮液；将所述少层mxene悬浮液进行真空抽滤形成湿膜，真空干燥后，形成mxene膜；将所述mxene膜浸入锂箔和铝颗粒熔融的金属混合物或锂箔和铜颗粒熔融的金属混合物中，浸润充分后，将所述mxene膜取出，置于室温下冷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种MXene基锂合金负极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的MXene基锂合金负极的制备方法，其特征在于，所述通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀MAX相前驱体，制备形成剥离的少层MXene悬浮液的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的MXene基锂合金负极的制备方法，其特征在于，所述通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀MAX相前驱体，制备形成剥离的少层MXene悬浮液的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的MXene基锂合金负极的制备方法，其特征在于，所述通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀MAX相前驱体，制备形成剥离的少层MXene悬浮液的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的MXene基锂合金负极的制备方法，其特征在于，所述通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀MAX相前驱体，制备形成剥离的少层MXene悬浮液的步骤包括：
6.根据权利要求1所述的MXene基锂合金负极的制备方法，其特征在于，所述通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀MAX相前驱体，制备形成剥离的少层MXene悬浮液的步骤包括：
7
8.一种锂电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求7所述的锂电池的制备方法，其特征在于，所述制备MXene基锂合金负极的步骤包括：
10.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池是由权利要求7-9中任意一项所述的锂电池的制备方法制备。
...【技术特征摘要】
1.一种mxene基锂合金负极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的mxene基锂合金负极的制备方法，其特征在于，所述通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀max相前驱体，制备形成剥离的少层mxene悬浮液的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的mxene基锂合金负极的制备方法，其特征在于，所述通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀max相前驱体，制备形成剥离的少层mxene悬浮液的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的mxene基锂合金负极的制备方法，其特征在于，所述通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀max相前驱体，制备形成剥离的少层mxene悬浮液的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的mxene基锂合金负极的制备方法，其特征在于，所述通过含氟化合物的刻蚀溶液化学刻蚀ma...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏超慧，李晶泽，周爱军，汪东煌，姜继成，王欣，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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