[發明專利]一種鋰金屬電極的制備方法

有效

• 申請號: 201811068564.3
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109216660B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 劉鈺旻;夏宇;江云
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: H01M4/1395
• 分類號: H01M4/1395
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

本發明涉及一種鋰金屬電極的制備方法。該方法包括：將碳納米管與硝酸溶液混合，得到第一產物；將得到的所述第一產物進行高溫冷凝回流處理，得到第二產物；將得到的所述第二產物進行離心操作，得到第三產物；將得到的所述第三產物清洗后，真空干燥，得到第四產物；將得到的所述第四產物超聲分散至低沸點的非極性溶劑中，形成分散液；將形成的所述分散液滴加到鋰金屬電極上；待所述分散液在鋰金屬電極上自然均勻鋪開后，將帶有所述分散液的鋰金屬電極蒸干，即在所述鋰金屬電極表面形成呈網絡結構的修飾層。通過本發明的法制備獲得的鋰金屬電極具備著更好的循環性能和安全性能，能極大程度上抑制鋰枝晶的生長。

技術領域

本發明涉及能源材料技術領域，特別涉及一種鋰金屬電極的制備方法。

背景技術

鋰金屬電極有著最高的理論容量(3860mAhg^–1,或2061mAh cm^–3)和最低的電化學電位(-3.04V)，是鋰電池中負極材料的極佳選擇。此外，鋰金屬電極更是在鋰-硫和鋰-空氣電池體系中的不二之選。為了應對未來對能量儲存器件需求的挑戰，對鋰金屬電極進行修飾或改性顯得至關重要。

在實現本發明的過程中，申請人發現現有技術中至少具有以下問題：

現階段，鋰金屬電極也面臨著許多嚴峻的挑戰，其中最主要的是安全問題和循環性的問題。與其他負極相比，鋰金屬電極更容易導致鋰枝晶的生成，而鋰枝晶容易刺穿隔膜紙造成電池內部短路，從而產生安全問題。而枝晶主要由局部電流密度和鋰成核位點的數量來控制，局部電流密度過高或者鋰的成核位點過少都將增進鋰枝晶的進一步生長。

因此，如何避免鋰枝晶的生成，以提高鋰金屬電極的安全性和循環性是現階段急需解決的技術問題。

發明內容

為解決現有技術的問題，本發明提供了一種鋰金屬電極的制備方法，通過該方法制備獲得的鋰金屬電極具備著更好的循環性能和安全性能，能極大程度上抑制鋰枝晶的生長。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種鋰金屬電極的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

將碳納米管與硝酸溶液混合，得到第一產物；

將得到的所述第一產物進行高溫冷凝回流處理，得到第二產物；

將得到的所述第二產物進行離心操作，得到第三產物；

將得到的所述第三產物清洗后，真空干燥，得到第四產物；

將得到的所述第四產物超聲分散至低沸點的非極性溶劑中，形成分散液；

將形成的所述分散液滴加到鋰金屬電極上；

待所述分散液在鋰金屬電極上自然均勻鋪開后，將帶有所述分散液的鋰金屬電極蒸干，即在所述鋰金屬電極表面形成呈網絡結構的修飾層。

優選地，所述碳納米管為多壁碳納米管或單壁碳納米管。

進一步地，所述碳納米管長度為0.5-80μm。

進一步地，所述將碳納米管與硝酸溶液混合包括：

將碳納米管與硝酸溶液混合按比例混合，所述比例為：每0.1-1克碳納米管加入150毫升3-14.7摩爾每升的硝酸溶液。

更進一步地，所述將碳納米管與硝酸溶液混合包括：

將碳納米管與硝酸溶液混合按比例混合，所述比例為：每0.5克碳納米管加入150毫升的3摩爾每升的硝酸溶液。

進一步地，所述將得到的所述第三產物清洗包括：

將得到的所述第三產物通過去離子水和乙醇清洗數次，直至所述第三產物的上層清液呈中性。