金属锂负极活性材料及其制备方法、金属锂负极和金属锂电池技术

技术编号:41276331 阅读:18 留言:0更新日期:2024-05-11 09:28
本发明专利技术涉及电化学技术领域,公开了一种金属锂负极活性材料及其制备方法、金属锂负极和金属锂电池,所述金属锂负极活性材料包括氮氧共掺杂碳纳米笼,以及填充于所述氮氧共掺杂碳纳米笼的笼腔中的金属锂;由X射线光电子能谱测得所述氮氧共掺杂碳纳米笼中,氧的摩尔含量不低于10.5%,氧与氮的摩尔含量的比值为2‑10:1。通过氧、氮共掺杂碳纳米笼有利于增加亲锂性,从而均匀金属锂的沉积,进一步控制碳纳米笼中的氧、氮摩尔含量,能够提高金属锂负极活性材料的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学,具体涉及一种金属锂负极活性材料及其制备方法、金属锂负极和金属锂电池


技术介绍

1、随着电子产品的蓬勃发展和汽车电动化的进展,社会对电池储能器件的比能量需求日益增高。传统锂离子电池的能量密度已达到瓶颈(260wh·kg-1),难以满足需要。近些年来,由于金属锂具有高理论比容量(3860mah·g-1)和低电极电势(-3.04v vs she(standardhydrogen electrode))等特点,使得金属锂负极得到电池研究学者们广泛关注。然而,金属锂作为电池负极的应用仍然面临着诸多问题。由于金属锂具有较高反应活性,容易与有机电解液反应,这些反应会导致金属锂和电解液的利用率降低,并会伴随着大量的气体产生,容易引发金属锂电池的安全隐患。其次,在电池多次充放电后,金属锂表面会不断生长出锂枝晶,大量枝晶对隔膜具有较大的应力导致隔膜被刺穿,从而引发电池短路、着火、产气爆炸等热失控问题。此外,金属锂的无限体积膨胀也会导致其锂电极粉化、电解液消耗、大量产气等各种问题。这些问题使金属锂负极难以实现商业化应用。

2、为了解决以上的问本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种金属锂负极活性材料,其特征在于,所述金属锂负极活性材料包括氮氧共掺杂碳纳米笼,以及填充于所述氮氧共掺杂碳纳米笼的笼腔中的金属锂;

2.根据权利要求1所述的金属锂负极活性材料,其中,由X射线光电子能谱测得所述氮氧共掺杂碳纳米笼中,碳的摩尔含量为50-90%,优选为62-87%;氧的摩尔含量为10.5-50%,优选为10.5-31%;氮的摩尔含量为1-10%,优选为2-5%;

3.根据权利要求1或2所述的金属锂负极活性材料,其中,由X射线光电子能谱测得所述氮氧共掺杂碳纳米笼中的氧物种包括羧基氧和羟基氧;

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的金属锂...

【技术特征摘要】

1.一种金属锂负极活性材料,其特征在于,所述金属锂负极活性材料包括氮氧共掺杂碳纳米笼,以及填充于所述氮氧共掺杂碳纳米笼的笼腔中的金属锂;

2.根据权利要求1所述的金属锂负极活性材料,其中,由x射线光电子能谱测得所述氮氧共掺杂碳纳米笼中,碳的摩尔含量为50-90%,优选为62-87%;氧的摩尔含量为10.5-50%,优选为10.5-31%;氮的摩尔含量为1-10%,优选为2-5%;

3.根据权利要求1或2所述的金属锂负极活性材料,其中,由x射线光电子能谱测得所述氮氧共掺杂碳纳米笼中的氧物种包括羧基氧和羟基氧;

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的金属锂负极活性材料,由x射线光电子能谱测得所述氮氧共掺杂碳纳米笼中的氮物种包括石墨化氮、吡咯氮和吡啶氮;

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的金属锂负极活性材料,其中,所述氮氧共掺杂碳纳米笼的直径为2-50nm,优选为10-50nm,更优选为10-30nm;

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的金属锂负极活性材料,其中,以所述氮氧共掺杂碳纳米笼和金属锂的总量为基准,金属锂的含量为2-90wt%,优选为2-50wt%。

7.一种金属锂负极活性材料的制备方法,其特征在于,该方法包括:

8.根据权利要求7所述的制备方法,其中,所述过渡金属盐与含氮有机羧酸的质量比为1:0.5-50,优选为1:0...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱娜荣峻峰杨宇翔谢婧新吴耿煌
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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