[發(fā)明專利]一種三維自支撐親鋰性載體封裝的金屬鋰復合負極及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710864608.2
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107799736A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設計）人: 慈立杰;侯廣梅
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/052;B82Y30/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張曉鵬

1.一種三維自支撐親鋰性載體封裝的金屬鋰復合負極的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

1)蜜胺泡沫在惰性氛圍內經碳化處理得到富氮的親鋰性三維自支撐載體；

2)將金屬鋰封裝在三維自支撐載體的孔隙中，得到金屬鋰復合負極。

2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中，蜜胺泡沫在碳化之前需要經過清洗，清洗的過程為依次在丙酮、去離子水和乙醇中超聲清洗。便于將蜜胺泡沫中的雜質徹底除去。

3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中，所述惰性氛圍為氮氣氛圍、氦氣氛圍、氖氣氛圍、氬氣氛圍，優(yōu)選為氮氣氛圍。

4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中，碳化處理時，以2-5℃的升溫速度升溫至850-950℃，保溫0.8-2h，進行碳化處理；

優(yōu)選為，碳化處理時，以3℃的升溫速度升溫至900℃，保溫1h，進行碳化處理。

5.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟2)中，將金屬鋰沉積在三維自支撐載體的孔隙中的方法為采用電化學沉積法將金屬鋰沉積到載體的孔隙中、采用熔融金屬鋰灌注法將金屬鋰灌入到載體孔隙中、采用輥壓法將金屬鋰擠壓到載體的孔隙中或是將載體與金屬鋰箔簡單層疊后直接使用，使得金屬鋰在后續(xù)服役過程中再分布到載體的孔隙中；

優(yōu)選的，將金屬鋰沉積在三維自支撐載體的孔隙中的方法為采用電化學沉積法將金屬鋰沉積到載體的孔隙中；

優(yōu)選的，步驟3)中，沉積的金屬鋰的量為1-5mAhcm^-2。

6.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟(2)將金屬鋰封裝在自支撐載體中之前，還包括在自支撐載體表面制備親鋰涂層的步驟；

優(yōu)選的，所述親鋰涂層包括單質涂層或化合物涂層中的一種或是兩種以上的組合；

優(yōu)選的，所述單質涂層為Si、Ge、Al、Ni、Mg中的一種或是兩種及以上的組合，所述化合物涂層為ZnO、Al₂O₃、SiO、SiO₂、GeO₂中的一種或是兩種及以上的組合；

優(yōu)選的，所述的親鋰涂層的厚度為1nm-10μm。親鋰涂層的制備方法包括磁控濺射、原子層沉積、電化學沉積、真空熱蒸鍍、物理氣相沉積、化學氣相沉積、離子鍍中的一種或是兩種及以上的組合。

7.權利要求1-6任一所述制備方法制備得到的金屬鋰復合負極，其比容量為1000～3500mA h g^-1。

8.根據(jù)權利要求7所述的金屬鋰復合負極，其特征在于：金屬鋰復合負極中的金屬鋰為單質金屬鋰、金屬鋰合金中的一種或兩種以上的組合。

9.一種電極材料，其特征在于：包括權利要求7或8所述金屬鋰復合負極和覆蓋在其表面的保護層。

10.一種電化學儲能裝置，其特征在于：包括權利要求9所述的電極材料。