[發明專利]一種鋰復合材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202310263329.6
• 申請日: 2023-03-17
• 公開（公告）號: CN116314736A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 張世奇;陳瑤鵬;岳敏
• 申請（專利權）人: 深圳市研一新材料有限責任公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/40;H01M4/62;H01M4/134;H01M10/052;C22C24/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 榮紅穎;魯雪

1.一種鋰復合材料，其特征在于，包括親鋰性三維多孔骨架負載鋰金屬，所述親鋰性三維多孔骨架負載鋰金屬包括親鋰性三維多孔骨架以及負載于所述親鋰性三維多孔骨架孔隙中的鋰金屬；其中，所述鋰復合材料的粒度為5μm-50μm。

2.如權利要求1所述的鋰復合材料，其特征在于，所述鋰復合材料還包括包覆于所述親鋰性三維多孔骨架負載鋰金屬外部的第一包覆層和/或第二包覆層；所述第一包覆層為SEI膜；所述第二包覆層為聚合物超薄保護層或碳包覆層。

3.如權利要求2所述的鋰復合材料，其特征在于，

所述親鋰性三維多孔骨架為造孔處理后的氧化鋅、氧化銀、氧化錫、氧化鋁、氧化鋰、氧化鋯、氧化鈷、氧化銅、氧化亞硅、氧化鍺、氧化鎂、氧化銻、氟化鋅、氟化銀、氟化錫、氟化鋁、氟化鋰、氟化鋯、氟化鈷、氟化銅、氟化硅、氟化鍺、氟化鎂和氟化銻以及無需造孔處理的多孔鋅、多孔銀、多孔錫、多孔鋁、多孔鋰、多孔鋯、多孔鈷、多孔銅、多孔硅、多孔鍺、多孔鎂和多孔銻中的一種或多種；

和/或，所述SEI膜的原料包括氯代碳酸乙烯酯，亞硫酸乙烯酯，亞硫酸丙烯酯，亞硫酸二乙酯，亞硫酸二甲酯，苯甲醚，硝酸鋰，氟代碳酸乙烯酯，碳酸亞乙烯酯，氟化銻，氟化鎂，氟化錫，氟化鋁，亞硝酸二乙脂中的一種或多種；

和/或，所述聚合物超薄保護層中的高分子聚合物為聚丙烯腈、聚環氧乙烯、聚氧丙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚己內酯、十八烷二酸、十六烷二酸、十四烷二酸、十二烷二酸中的一種或多種；

和/或，所述聚合物超薄保護層的厚度為0.1μm-1μm。

4.如權利要求1-3任一項所述的鋰復合材料，其特征在于，

所述親鋰性三維多孔骨架的粒度為5μm-50μm；

和/或，所述親鋰性三維多孔骨架的孔隙率為20％～80％；

和/或，所述鋰復合材料中鋰金屬的質量百分比為5％-40％；

和/或，所述鋰復合材料的壓實密度為1g/cm³-3g/cm³；

和/或，所述鋰復合材料在露點為-40℃的環境下每小時的變質比例為0.1％-0.8％。

5.一種如權利要求1-4任一項所述的鋰復合材料的制備方法，其特征在于，通過乳液聚合法制備，包括以下步驟:

S110:將親鋰性三維多孔骨架和熔融鋰金屬混合，雙軸乳化攪拌，得到混合物；

S220:向步驟S110所得的混合物中添加第一有機溶劑，單軸乳化攪拌，然后分別除去未反應的熔融鋰金屬及第一有機溶劑，得到無包覆層的鋰復合材料。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，

在步驟S110中，所述的熔融鋰金屬和親鋰性三維多孔骨架的質量比不低于2；

和/或，在步驟S110中，所述熔融鋰金屬的熔融溫度為不低于180℃，優選為180-220℃；

和/或，在步驟S110中，所述雙軸乳化攪拌時，乳化剪切的旋轉速度為5000-20000rpm；

和/或，在步驟S110中，所述雙軸乳化攪拌時，乳化剪切的質量時間比為1-10mg/s；

和/或，在步驟S110中，所述雙軸乳化攪拌時，乳化剪切的質量與攪拌槳運行體積比為1-100mg/mm³；

和/或，在步驟S220中，所述第一有機溶劑為耐高溫有機溶劑；

和/或，在步驟S220中，所述單軸乳化攪拌時，乳化剪切的旋轉速度為8000-20000rpm；

和/或，在步驟S220中，所述單軸乳化攪拌時，乳化剪切的質量時間比為1-10mg/s；

和/或，在步驟S220中，所述單軸乳化攪拌時，乳化剪切的質量與攪拌槳運行體積比為1-100mg/mm³；

和/或，在步驟S220中，所述除去的方式為離心、沉降和過濾中的一種或多種。