【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂二次电池，尤其涉及一种3d亲锂金属集流体负极结构及其制备方法。
技术介绍
1、锂电池由于具有高能量密度、循环寿命长的特点被广泛应用于各个领域。锂离子电池是目前应用范围最广泛的电池，但由于石墨负极比容量372mah/g的限制，锂离子电池的能量密度已达到顶点，难以再突破。金属锂具有理论比容量高（3860mah/g）、氧化还原电位低（相对标准氢电极-3.04 v）、密度低（0.59g cm-3）的特点，被认为是突破锂离子电池瓶颈的重要材料，因此发展金属锂电极电池及其相关重要技术是突破锂离子电池瓶颈的关键。
2、金属锂既可以作为负极材料也可以作为集流体，但是锂离子二次电池需要克服安全性问题和可循环性问题才可以实现商业化。归根结底，这些问题都是由于锂在电化学循环过程中不断沉积-脱出引起锂金属负极表面生成锂枝晶造成的。锂离子电池目前以铜箔作为集流体，锂金属在铜箔上沉积时会形成枝晶，锂枝晶不仅会与电解液反应还会刺穿隔膜造成电池短路。
3、同时，集流体的材料的表面结构对锂离子电池的性能有重要的影响，铜箔集流体表面粗糙度低，与活性负极浆料的结合度低，工业上采用辊压法将铜箔和金属锂进行机械辊压制得的铜锂负极，在接压力结合过程中极易产生表面褶皱、起泡、扭转等缺陷，且结合力较弱极易造成表面金属锂脱落。
4、目前对集流体进行优化改性的主要路径是引入3d多孔骨架结构，包括石墨烯、中空碳球等，可以降低表面电流密度、缓解锂沉积过程中体积膨胀、锂枝晶刺穿隔膜的问题。但是，引入3d多孔骨架结构对集流体进行优化，主
5、1、单一的3d集流体无法完成锂定向沉积，不能有效缓解锂枝晶的生成；
6、2、在高电流密度放电过程中容易出现无负极锂沉积现象，使得锂离子电池在充放电过程中存在安全隐患；
7、3、目前采用的3d集流体骨架主要有金属基和碳基两大类，金属基(铜、铜锌合金、不锈钢等)虽然机械性能好但质量密度大，但是在电极中的占比较大，大大地降低了电池的能量密度。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述技术问题，提出一种3d亲锂金属集流体负极结构及其制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种3d亲锂金属集流体负极结构，包括铜箔和设于所述铜箔两侧的平整光滑的亲锂金属镀层，所述亲锂金属镀层用于引导锂离子定向沉积，镀层厚度基于亲锂金属种类和电镀工艺得到，镀层的结构形状采用局部电镀实现3d结构。
4、进一步的，所述亲锂金属镀层中的亲锂金属为铜、锡、镁、铟、银、锌中的任意一种。
5、进一步的，镀层厚度为2-3μm。
6、进一步的，所述铜箔两侧的亲锂金属镀层的厚度均匀且一致，镀层形状为平面、网纹状、蜂窝状、颗粒状中的任意一种。
7、第二方面，本专利技术还提供一种上述任一项所述的3d亲锂金属集流体负极结构的制备方法，包括以下步骤：
8、s1、将8-9μm铜箔进行清洗煤油、流动水清洗；
9、s2、对清洗后的铜箔进行超声波、电化学除油；
10、s3、对除油后的铜箔进行酸性活化；
11、s4、对活化后的铜箔进行清洗；
12、s5、将网纹状掩膜版放置于铜箔上；
13、s6、对清洗后带掩膜版的铜箔在碱性溶液中进行镀层/网/颗粒；
14、s7、对镀好后的铜箔进行清洗、烘干；
15、s8、所述单面镀层/网/颗粒厚度为2-3μm，结构为3d结构。
16、综上所述，本专利技术的有益效果为：
17、本专利技术的3d亲锂金属集流体负极结构及其制备方法，通过在铜箔上下两面镀亲锂性金属制备3d亲锂金属集流体负极，引导锂离子均匀沉积，缓解锂枝晶的生成，提升电池的安全性和循环使用寿命；
18、3d亲锂金属集流体更能诱导金属锂的成核，实现金属锂定向沉积，增强导电性，有效降低电极表观电流密度；丰富的亲锂位点可以优先诱导锂金属成核，实现锂金属在三维复合集流体上均匀沉积，消除体积效应；
19、3d多孔金属集流体导电性能优异，颗粒状亲锂金属层较大的比表面能很好地缓解大电流密度下锂沉积不均匀，为实现锂金属稳定的沉积/溶解创造良好的电化学条件；
20、3d亲锂金属集流体充放电过程中能够维持良好的金属锂负极稳定性，沉积溶解过电位低，表面反应快，更加有效的引导锂离子均匀沉积。
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1.一种3D亲锂金属集流体负极结构，其特征在于，包括铜箔和设于所述铜箔两侧的平整光滑的亲锂金属镀层，所述亲锂金属镀层用于引导锂离子定向沉积，镀层厚度基于亲锂金属种类和电镀工艺得到，镀层的结构形状采用局部电镀实现3D结构。
2.根据权利要求1所述的3D亲锂金属集流体负极结构，其特征在于，所述亲锂金属镀层中的亲锂金属为铜、锡、镁、铟、银、锌中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的3D亲锂金属集流体负极结构，其特征在于，镀层厚度为2-3μm。
4.根据权利要求3所述的3D亲锂金属集流体负极结构，其特征在于，所述铜箔两侧的亲锂金属镀层的厚度均匀且一致，镀层形状为平面、网纹状、蜂窝状、颗粒状中的任意一种。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的3D亲锂金属集流体负极结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种3d亲锂金属集流体负极结构，其特征在于，包括铜箔和设于所述铜箔两侧的平整光滑的亲锂金属镀层，所述亲锂金属镀层用于引导锂离子定向沉积，镀层厚度基于亲锂金属种类和电镀工艺得到，镀层的结构形状采用局部电镀实现3d结构。
2.根据权利要求1所述的3d亲锂金属集流体负极结构，其特征在于，所述亲锂金属镀层中的亲锂金属为铜、锡、镁、铟、银、锌中的任意一种。
【专利技术属性】
技术研发人员：张济川，彭希虹，曾昕，韦向红，王乾，肖海燕，戈志敏，
申请(专利权)人：惠州赣锋锂电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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