一种自支撑式超薄三维锂金属负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自支撑式超薄三维锂金属负极材料，它包括氮掺杂碳纳米纤维/还原氧化石墨烯三维复合材料、负载在所述三维复合材料中的锂金属及Li3N层。本发明专利技术以还原氧化石墨烯为基底，在冰浴条件下引入聚吡咯并煅烧得到氮掺杂碳纳米纤维/还原氧化石墨烯三维复合材料；然后进行熔融锂灌注，原位反应形成Li3N并在加热条件下向电极表面迁移形成富Li3N人工SEI界面层；构建的超薄三维结构可有效缩短Li+的传输路径，碳表面杂原子的存在可以提高反应性和导电性从而提高电荷的传输速率，同时三维层状结构碳材料可有效缓解锂金属在循环过程中的体积膨胀问题；且涉及的制备方法较简单、重复性好，适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂金属电池，具体涉及一种具有自支撑式超薄三维锂金属负极材料及其制备方法。

技术介绍

1、锂金属因其拥有更高的理论比容量(3860mah g-1)，更低的电极电位(-3.040v vs.标准氢电极)和良好的导电性能，成为下一代最有前途的负极材料。然而锂金属电池存在严重的枝晶生长问题，难以长时间稳定循环。因此，人们致力于开发了许多新兴策略来解决锂枝晶生长的问题，提高锂金属电池的安全性和循环寿命。近年来，尽管锂金属电池的研究已经取得了显著进展，但大多数研究都集中在解决li枝晶和低库伦效率(ce)问题上。

2、实用的锂金属电池(lmb)需要面积容量小于4mah cm-2的薄锂金属箔与常见的锂过渡金属氧化物正极(面积容量为3～4mah cm-2)配对，这要求锂金属的厚度≤20μm。此外，传统的锂离子电池在第一次循环中，在负极上自发形成sei，而导致活性li和容量(≤1mahcm-2)的损失，为了实现100％的初始库仑效率(ice)，则往往需要更薄的li金属箔(厚度≤5μm)来达到理想的li补偿的目的，即实现精确的预锂化。因此，制备超薄锂金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种自支撑式超薄三维锂金属负极材料，其特征在于，它包括氮掺杂碳纳米纤维/还原氧化石墨烯三维复合材料、负载在所述三维复合材料中的锂金属及Li3N层。

2.根据权利要求1所述的自支撑式超薄三维锂金属负极材料，其特征在于，所述氮掺杂碳纳米纤维的直径为20～50nm，还原氧化石墨烯的片径为0.3～10μm。

3.根据权利要求1所述的自支撑式超薄三维锂金属负极材料，其特征在于，所述氮掺杂的碳纳米纤维/还原氧化石墨烯三维复合材料的厚度为10～50μm。

4.根据权利要求1所述的自支撑式超薄三维锂金属负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5...

【技术特征摘要】

1.一种自支撑式超薄三维锂金属负极材料，其特征在于，它包括氮掺杂碳纳米纤维/还原氧化石墨烯三维复合材料、负载在所述三维复合材料中的锂金属及li3n层。

2.根据权利要求1所述的自支撑式超薄三维锂金属负极材料，其特征在于，所述氮掺杂碳纳米纤维的直径为20～50nm，还原氧化石墨烯的片径为0.3～10μm。

3.根据权利要求1所述的自支撑式超薄三维锂金属负极材料，其特征在于，所述氮掺杂的碳纳米纤维/还原氧化石墨烯三维复合材料的厚度为10～50μm。

4.根据权利要求1所述的自支撑式超薄三维锂金属负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：谌伟民，陈红，陈兰英，平琛琛，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：