[發明專利]一種二次電池用三維多孔金屬鋰負極及其制備和應用

在審

• 申請號: 202010872216.2
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN111799443A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 洪波;賴延清;邢孝娟;姜懷;張治安;張凱;方靜
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/62;H01M4/1395;H01M10/052
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 袁靖

1.一種二次電池用三維多孔金屬鋰負極，其特征在于，包括多孔導電集流體、復合在多孔導電集流體表面的人造SEI膜構成的多孔導電集流體骨架，以及負載在多孔導電集流體骨架上的金屬鋰。

2.如權利要求1所述的一種二次電池用三維多孔金屬鋰負極，其特征在于，所述的多孔導電集流體的材料為多孔鈦、鉻、銅、鎳、鐵、鈷、錳中的至少一種；優選為多孔鎳或多孔銅；

優選地，所述的多孔導電集流體的厚度為5-900μm；進一步優選為30-300μm；

優選地，所述的多孔導電集流體的孔隙率為20-99％；進一步優選為30-80％；

優選地，所述的多孔導電集流體的孔間距為0.5-400μm；進一步優選為5-300μm。

3.如權利要求1所述的二次電池用三維多孔金屬鋰負極，其特征在于，復合在多孔導電集流體表面的人造SEI膜由固體電解質納米顆粒和膠粘劑組成；

優選地，人造SEI膜涂層厚度為10-300μm；進一步優選為10-100μm；

優選地，固體電解質納米顆粒大小為50-1200nm；進一步優選為100-800nm；更進一步優選為200-400nm。

4.如權利要求3所述的二次電池用三維多孔金屬鋰負極，其特征在于，所述的固體電解質為鈣鈦礦結構，石榴石結構，NASICON結構，優選：磷酸鍺鋁鋰、鋰鑭鋯氧、磷酸鈦鋁鋰中的至少一種。

5.如權利要求3所述的二次電池用三維多孔金屬鋰負極，其特征在于，所述的膠粘劑為聚氧乙烯、聚丙烯睛、聚偏四氟乙烯、聚偏氟氯乙烯、聚烯烴類、聚乙烯醇、氟化橡膠、聚氨酯、羧甲基纖維素鈉中的至少一種。

6.如權利要求5所述的二次電池用三維多孔金屬鋰負極，其特征在于，所述的膠粘劑的含量為5-95％；作為優選10-80％。

7.權利要求1-6任一項所述的二次電池用三維多孔金屬鋰負極的制備方法，其特征在于，將固體電解質與粘結劑按一定比例混合得到涂料，通過噴涂、刮涂或轉移涂布方式均勻涂布于多孔導電集流體并烘干，隨后以此作為工作電極，金屬鋰片作為對電極通過電沉積的方法負載金屬鋰，或者將烘干的多孔導電集流體與熔融金屬鋰混合負載金屬鋰，得到二次電池用三維多孔金屬鋰負極。

8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，二次電池用三維多孔金屬鋰負極中金屬鋰含量范圍10-90wt.％；優選25-80wt.％。

9.一種權利要求1-6任一項所述的二次電池用三維多孔金屬鋰負極，或權利要求7-8任一項的制備方法制得的二次電池用三維多孔金屬鋰負極的應用，其特征在于：將其制備鋰金屬電池；

優選地，所述的鋰金屬電池為鋰硫電池、鋰碘電池、鋰硒電池、鋰碲電池、鋰氧氣電池或鋰二氧化碳電池。

10.金屬鋰電池，其特征在于，是由權利要求1-6任一項所述的二次電池用三維多孔金屬鋰負極，或權利要求7-8任一項方法制得的二次電池用三維多孔金屬鋰負極制備而成。