一种锂金属复合负极及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种锂金属复合负极及其制备方法与应用。锂金属复合负极包括三维铜集流体及置于三维铜集流体内的Li/Li<subgt;3</subgt;Sb‑LiCl。制备方法包括：将三维铜集流体置于SbCl<subgt;3</subgt;溶液中，通过置换反应在三维铜集流体表面形成Cu<subgt;2</subgt;Sb和CuCl<subgt;2</subgt;；将其置于熔融态锂中，熔融锂与Cu<subgt;2</subgt;Sb和CuCl<subgt;2</subgt;发生反应原位生成Li<subgt;3</subgt;Sb和LiCl；其中，亲锂的Li<subgt;3</subgt;Sb均匀分布到富Li相中，LiCl随着充放电的进行自发的分布在三维Li/Li<subgt;3</subgt;Sb表面形成保护层，获得具有三维网状结构的Li/Li<subgt;3</subgt;Sb‑LiCl复合电极。Li<subgt;3</subgt;Sb与Li的均匀复合有助于实现Li<supgt;+</supgt;在整个复合电极内部的快速传输，LiCl保护层可增强电极界面稳定性，加快Li<supgt;+</supgt;传输速率和形成稳定固体电解质界面膜；同时，三维骨架提供了金属锂膨胀的空间，维持电极结构的稳定性和小的体积变化，提高了电池的稳定性和安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂金属电池，具体涉及一种锂金属复合负极及其制备方法与应用。

技术介绍

1、锂金属具有高的理论比容量(3860mahg-1)以及低氧化还原电位(-3.04v)，被认为是极具潜力的下一代高能量密度电池的负极材料。然而，锂金属在实际应用中仍然面临着锂枝晶生长、不可控的体积膨胀和不稳定的电极/电解质界面(sei)的问题。锂枝晶会在电池循环过程中刺穿隔膜，导致电池短路，严重时引发安全性问题。由于锂金属的无宿主结构，其在电池重复地充放电过程中发生巨大的体积变化，这将导致电极结构被破坏，使得电池的循环寿命衰减。此外，高反应活性的锂金属与电解液发生副反应产生的脆弱的sei层，在锂枝晶生长和巨大的体积变化过程中该sei层也会不断的被破坏。这些问题使得锂金属电池在充放电过程中表现出库伦效率低、循环稳定性差、以及电池安全性问题。

2、基于锂金属在充放电过程中不可控的体积膨胀问题，一些三维骨架材料(如泡沫铜、泡沫镍、铜网、多孔铜集流体、碳纳米纤维)被引入到锂金属负极的研究中。由于三维骨架具有较大的比表面积和空间，不仅可以降低局部电流密度和均匀电场从而诱导本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种锂金属复合负极，其特征在于，所述锂金属复合负极包括三维集流体及填充于三维集流体内的Li金属和Li3Sb合金，所述锂金属复合负极还包括包覆于所述三维集流体外表面的LiCl层。

2.如权利要求1所述的锂金属复合负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述三维集流体为泡沫铜、铜网、多孔铜、铜纳米纤维或泡沫镍中的任意一种。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述三维集流体的厚度为0.2～1.5mm，孔径为0.1～0.5mm。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述含锑溶液的...

【技术特征摘要】

1.一种锂金属复合负极，其特征在于，所述锂金属复合负极包括三维集流体及填充于三维集流体内的li金属和li3sb合金，所述锂金属复合负极还包括包覆于所述三维集流体外表面的licl层。

2.如权利要求1所述的锂金属复合负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述三维集流体为泡沫铜、铜网、多孔铜、铜纳米纤维或泡沫镍中的任意一种。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述三维集流体的厚度为0.2～1.5mm，孔径为0.1～0.5mm。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述含锑溶液的浓度为0.02～0.08mo...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍开富，陈晓燕，周峰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：