【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池电极，具体而言，涉及金属碳骨架复合锂金属负极、制备方法和应用。
技术介绍
1、锂金属负极因为其低的电位和高的能量密度，成为提升电池能量密度的重要材料之一。但是制约其发展的锂沉积、剥离过程的无限膨胀、死锂等问题，导致的电池稳定性差、安全隐患大等问题成为突出问题，影响了其应用进程。
2、目前解决循环稳定性、安全性等问题常用的方法主要有表面保护膜，三维结构等，其中三维结构能够有效地抑制体积膨胀，在固态和液态锂金属电池中都有较大的意义。
3、但是目前的三维结构中，材料厚度、孔径、能量密度、强度、导电、导离子、可加工性等性能不可兼得的问题。比如典型的金属基负极和碳基负极中，金属基负极能够保证强度，韧性，但是在孔径调节方面存在的局限，孔径很难在接近纳米尺度的条件下，还能保证多孔金属的强度、韧性，并且很难保证较高的孔隙率，而因为金属，特别是导电好的金属如铜、镍等，密度较高，需要高的孔隙率。碳基材料具有一定的导电和导离子性能，化学稳定性好，且密度较小，但是结构强度较低，且形态一般只能做成粉体，后续做电极的话，需要制备极片，以及添加各种粘结剂制备浆料等，工艺复杂，且压实和导电性等并不理想。
4、鉴于此，提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种金属碳骨架复合锂金属负极、制备方法和应用。
2、本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
3、本专利技术提供一种金属碳
4、本专利技术还提供一种上述的金属碳骨架复合锂金属负极的制备方法，其包括：在多孔金属骨架的金属骨架孔隙内原位生长多孔碳骨架得到金属-碳复合骨架层，以及将金属锂沉积到金属-碳复合骨架层的碳骨架孔隙内，得到金属碳骨架复合锂金属负极。
5、本专利技术还提供一种锂电池，锂电池包括负极片，负极片采用上述的金属碳骨架复合锂金属负极。
6、本专利技术具有以下有益效果：
7、本专利技术提供的一种金属碳骨架复合锂金属负极、制备方法和应用，本专利技术提供的金属碳骨架复合锂金属负极，该负极包括负极活性材料层，负极活性材料层包括金属-碳复合骨架层和金属锂，金属-碳复合骨架层包括具有多个金属骨架孔隙的多孔金属骨架以及复合于金属骨架孔隙内的多孔碳骨架，多孔碳骨架具有多个碳骨架孔隙，金属锂位于碳骨架孔隙内。本专利技术提供的上述负极，通过设置具有多孔结构的金属-碳骨架层，多孔金属骨架和多孔碳骨架复合成金属-碳复合骨架，使金属碳骨架复合锂金属负极具有较好的结构强度，以及便于调节的孔径，可以提升复合负极的循环稳定性、安全性以及倍率性能。
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1.一种金属碳骨架复合锂金属负极，所述负极包括负极活性材料层，其特征在于，所述负极活性材料层包括金属-碳复合骨架层和金属锂，所述金属-碳复合骨架层包括具有多个金属骨架孔隙的多孔金属骨架以及复合于所述金属骨架孔隙内的多孔碳骨架，所述多孔碳骨架具有多个碳骨架孔隙，所述金属锂位于所述碳骨架孔隙内。
2.根据权利要求1所述的金属碳骨架复合锂金属负极，其特征在于，所述多孔金属骨架包括泡沫金属或编织导电金属布中的一种或多种；优选地，所述多孔金属骨架包括多孔铜、多孔镍、多孔铁中的一种或多种，更优选为泡沫铜、泡沫镍、泡沫铁、金属铜编织纤维布、金属镍编织纤维布、金属铁编织纤维布、金属铜镍编织纤维布、金属铜铁编织纤维布、金属镍铁编织纤维、金属铜铁镍编织纤维布中的一种或者多种，更优选为泡沫铜或泡沫镍；
3.根据权利要求1所述的金属碳骨架复合锂金属负极，其特征在于，所述多孔碳骨架由所述多孔金属骨架的孔隙内原位生长的多孔碳材料形成，所述多孔碳材料的孔隙率为50～96％，平均孔径为0.08～5μm；更优选孔隙率为70～85％，平均孔径为0.1～0.5μm；
4.根据权利要
5.根据权利要求4所述的金属碳骨架复合锂金属负极，其特征在于，所述多孔碳骨架表面还包覆或掺杂有亲锂物质；
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的金属碳骨架复合锂金属负极的制备方法，其特征在于，其包括：在所述多孔金属骨架的金属骨架孔隙内原位生长所述多孔碳骨架得到所述金属-碳复合骨架层，以及将所述金属锂沉积到所述金属-碳复合骨架层的所述碳骨架孔隙内，得到金属碳骨架复合锂金属负极。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述金属-碳复合骨架层的制备包括：将所述多孔金属骨架置于多孔碳骨架的前驱体溶液中反复浸渍烘干，烘干固化后再进行碳化处理；
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述多孔碳骨架的前驱体溶液包括碳源、模板剂和溶剂；
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将所述金属锂沉积到金属-碳复合骨架层的所述碳骨架孔隙内包括：通过电化学沉积法或机械预锂法在所述多孔碳孔隙内沉积金属锂；
10.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括权利要求1-5中任一项所述的金属碳骨架复合锂金属负极或权利要求6-9中任一项所述的制备方法制备的金属碳骨架复合锂金属负极。
...【技术特征摘要】
1.一种金属碳骨架复合锂金属负极，所述负极包括负极活性材料层，其特征在于，所述负极活性材料层包括金属-碳复合骨架层和金属锂，所述金属-碳复合骨架层包括具有多个金属骨架孔隙的多孔金属骨架以及复合于所述金属骨架孔隙内的多孔碳骨架，所述多孔碳骨架具有多个碳骨架孔隙，所述金属锂位于所述碳骨架孔隙内。
2.根据权利要求1所述的金属碳骨架复合锂金属负极，其特征在于，所述多孔金属骨架包括泡沫金属或编织导电金属布中的一种或多种；优选地，所述多孔金属骨架包括多孔铜、多孔镍、多孔铁中的一种或多种，更优选为泡沫铜、泡沫镍、泡沫铁、金属铜编织纤维布、金属镍编织纤维布、金属铁编织纤维布、金属铜镍编织纤维布、金属铜铁编织纤维布、金属镍铁编织纤维、金属铜铁镍编织纤维布中的一种或者多种，更优选为泡沫铜或泡沫镍；
3.根据权利要求1所述的金属碳骨架复合锂金属负极，其特征在于，所述多孔碳骨架由所述多孔金属骨架的孔隙内原位生长的多孔碳材料形成，所述多孔碳材料的孔隙率为50～96％，平均孔径为0.08～5μm；更优选孔隙率为70～85％，平均孔径为0.1～0.5μm；
4.根据权利要求1所述的金属碳骨架复合锂金属负极，其特征在于，所述金属锂占所述碳骨架孔隙的孔道...
【专利技术属性】
技术研发人员：焦攀飞，邓勇强，刘东任，李辉，刘芳，冯苏宁，
申请(专利权)人：江西紫宸科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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