[發明專利]一種親鋰合金修飾層、復合鋰負極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110201911.0
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112968174B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 李晶澤;阮瑾;陳濤;王子豪;王志紅
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/38;H01M4/134;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 代維凡

1.一種復合鋰負極材料，其特征在于，所述復合鋰負極材料結構包括金屬材料N骨架層、親鋰合金修飾層M-N和Li-M鋰合金層；

所述親鋰合金修飾層通過以下方法制得：將熔融態的鋰合金Li-M接觸金屬材料N的表面，在金屬材料N表面自發形成親鋰合金修飾層；其中，所述M為不同于金屬材料N的異種元素，所述親鋰合金修飾層的組分由M及N組成；M與鋰的摩爾比為1:2~200；所述異種元素M為Na、Mg、Ca、Sr、Ba、Cr、Mn、Mo、Ni、Cu、Zn、B、Al、Ga、Ge、In、Si、Sn、Pb、Ag和Sb元素中的一種或多種；金屬材料N的成分為Cu、Zn、Al、Ti、Ni或Fe中的一種或多種。

2.如權利要求1所述的復合鋰負極材料，其特征在于，金屬材料N的物質形態為一維、二維、三維或者其混合體，其結構為顆粒、纖維、片層交織而成的三維網絡結構或三維泡沫空腔結構；其中，三維泡沫空腔結構中的空腔尺寸為10 nm ~ 500 mm，三維網絡結構和三維泡沫空腔結構中的三維骨架厚度為1 mm ~ 500 mm。

3.如權利要求1或2所述的復合鋰負極材料，其特征在于，所述金屬材料N為銅線、鋅線、鋁線、鎳線、鐵線、鈦線、鐵鎳合金線、銅箔、鋅箔、鋁箔、鎳箔、鐵箔、鈦箔、鐵鎳合金箔、泡沫銅、泡沫鋅、泡沫鎳、泡沫鋁、泡沫鐵、泡沫鈦或泡沫鐵鎳合金。

4.權利要求1-3任一項所述的復合鋰負極材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟（1）：將金屬鋰熔融為液態，得到熔融態金屬鋰；

步驟（2）：將異種元素M加入步驟（1）所得的熔融態金屬鋰中，得到熔融態鋰合金Li-M；

步驟（3）：將步驟（2）所得的熔融態鋰合金Li-M接觸金屬材料N的表面，原位得到熔融態復合鋰負極材料；

步驟（4）：將步驟（3）所得的熔融態復合鋰負極材料冷卻至室溫，即可得到復合鋰負極材料。

5.如權利要求4所述的復合鋰負極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）金屬鋰熔融溫度為200℃～800℃。

6.如權利要求4所述的復合鋰負極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（4）中熔融態復合鋰負極材料冷卻至室溫的時間為1~600 分鐘。

7.權利要求1-3任一項所述的復合鋰負極材料在制備鋰電池負極中的應用。