[發明專利]一種鋰金屬負極集流體及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110458102.8
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113193205A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 時喜喜;張嘉名;周穎;張聯齊;宋大衛;馬月
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H01M4/80
• 分類號: H01M4/80;H01M4/66;H01M4/62;H01M10/0525
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1.一種鋰金屬負極三維集流體，其特征在于，所述三維集流體為以泡沫Ni為基底，其表面原位生長Ni₃S₂納米片的Ni₃S₂@Ni三維集流體。

2.根據權利要求1所述的鋰金屬負極的三維集流體，其特征在于，所述三維集流體包括以商業化泡沫Ni為基底，基底表面為Ni₃S₂納米片的具有二級結構的三維集流體。

3.根據權利要求2和3所述的Ni₃S₂@Ni鋰金屬三維集流體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(3-1)采用丙酮和稀鹽酸依次對泡沫Ni進行超聲清洗；

(3-2)一定量硫脲前驅體于溶劑中攪拌溶解；

(3-3)將清洗好的泡沫Ni置于硫脲前驅體溶液中，在一定溫度下，于高壓反應釜中進行溶劑熱反應；

(3-4)反應后的樣品采用去離子水和乙醇清洗數次，并于真空干燥箱進行干燥。

4.根據權利要求3所述的鋰金屬負極三維集流體的制備方法，其特征在于，步驟(3-1)所述泡沫Ni為商業化泡沫Ni，其孔徑為0.1-10mm，泡沫Ni尺寸為4-10cm²，厚度為0.5-2.0mm；所述丙酮和稀鹽酸的體積為20-100mL，所述稀鹽酸的濃度為3-20wt％，超聲清洗步驟時間為5-40min。

5.根據權利要求3所述的鋰金屬負極三維集流體的制備方法，其特征在于，步驟(3-2)所述硫脲溶液的溶劑為水和乙醇，硫脲溶液的濃度為1-50mmol/L，體積為15-100mL。

6.根據權利要求3所述的鋰金屬負極三維集流體的制備方法，其特征在于，步驟(3-3)所述溶劑熱反應升溫速率為2-10℃/min，反應溫度為100-200℃，反應時間為200-500min。

7.根據權利要求3所述的鋰金屬負極三維集流體的制備方法，其特征在于，步驟(3-4)所述干燥溫度為50-100℃，干燥時間為6-48h。

8.一種抑制鋰枝晶生長，提高鋰金屬負極穩定性的三維集流體在鋰金屬電池中的應用，用于鋰金屬電池中的復合鋰金屬負極，鋰金屬的嵌入方法為高溫鋰金屬熔融法和電化學沉積法。

9.根據權力要求8所述的應用，所述鋰金屬電池包含液態鋰金屬電池，所述鋰金屬負極三維集流體為權利要求1-7中任一項所述的集流體。