[發(fā)明專利]一種鋰復合材料及其制備方法與應用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202310263329.6 | 申請日： | 2023-03-17 |
| 公開（公告）號： | CN116314736A | 公開（公告）日： | 2023-06-23 |
| 發(fā)明（設計）人： | 張世奇;陳瑤鵬;岳敏 | 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11387 | 代理人： | 榮紅穎;魯雪 |
| 地址： | 518110 廣東省深圳市龍華區(qū)觀瀾街道新*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 復合材料 及其 制備 方法 應用 | ||
本發(fā)明提供一種鋰復合材料及其制備方法與應用，采用三維多孔親鋰性材料作為骨架，既能利用親鋰性材料的三維多孔結(jié)構(gòu)來增加與鋰的接觸面積，復合鋰，使得鋰暴露在外面的面積較單純的鋰粉縮小很多，避免了單獨鋰粉不穩(wěn)定的問題。還能利用親鋰性材料的親鋰性能誘導鋰沉積，將鋰吸附進較小孔洞避免普通骨架孔洞過小鋰無法進入或進入較少而易使鋰包覆在骨架外造成不穩(wěn)定和沉積不均勻的問題，同時得到更小更細的鋰復合材料。解決了微米級特別是不大于50微米的鋰粉制備受限的問題，避免了一般極片干燥時，極片厚度70μm左右，材料顆粒太大會在極片表面凸起，輥壓的時候會有顆粒感難以保證極片的均勻性，且可能會造成顆粒輥壓破碎，結(jié)構(gòu)破壞影響電池性能。
技術領域
本發(fā)明屬于負極材料制備技術領域，具體涉及一種鋰復合材料及其制備方法與應用。
背景技術
目前整個社會對于高比能電池的需求日益旺盛，而提高鋰電池比能量的重要手段就是補鋰，鋰粉作為鋰負極補鋰的重要材料已得到了行業(yè)的廣泛關注，但是鋰粉的穩(wěn)定性和制備過程需要較高的設備要求，嚴重制約了其發(fā)展，目前鋰粉常用的是乳化法制備方式，鋰粉最低可以達到50微米的直徑，相對其他方法尺寸更小，更均一，但是制備更小的粒徑的鋰粉受限于鋰金屬表面張力無法達到，而且對于乳化機的轉(zhuǎn)速要求需要更高，并不符合實際生產(chǎn)需求。
公告號為CN107732170B的專利公開了一種高效鋰金屬復合材料及其制備方法和作為負極的應用，通過化學氣相沉積法，反應1～5小時合成了TiC/C三維多孔骨架層，以此為載體，通過熔融鋰浸潤法，制備高效鋰金屬復合材料。高效鋰金屬復合材料包括Ti6Al4V基底、生長在基底上的TiC/C三維多孔骨架層，以及吸附在骨架層中的鋰金屬相，TiC/C三維多孔骨架層包括碳化鈦納米管，以及包裹在碳化鈦納米管上的無定型碳。該鋰金屬復合材料具有高庫倫效率和顯著抑制枝晶生長等特點，與磷酸鐵鋰或硫正極材料匹配時，也可顯著提高全電池的能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性。但是其中的TiC/C三維多孔骨架層是由納米管纖維組成的，而且孔徑非常大，無法用于制備微米尺寸的結(jié)構(gòu)，即使獲得微米級別結(jié)構(gòu)，其力學性能也不理想。
公告號為CN111725513A的專利公開了一種復合形狀記憶合金負極及其制備方法和鋰電池，所述復合形狀記憶合金負極具有三維形狀記憶合金骨架，所述骨架的至少部分表面涂覆有親鋰物質(zhì)，且三維孔隙中填充有含鋰材料。該復合形狀記憶合金負極，通過在三維形狀記憶合金表面涂覆親鋰物質(zhì)，不僅能抑制負極體積膨脹，還進一步解決了三維形狀記憶合金骨架潤濕性較差的問題，有利于抑制鋰枝晶的生成，實現(xiàn)鋰電池的高倍率性能和長循環(huán)壽命。但是其多孔結(jié)構(gòu)與鋰合金的結(jié)合只是普通融合，只適用于大孔徑的多孔結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)無法做到微米級，如果孔徑小也無法與鋰合金有效融合。
因此，如何獲得微米級別，特別是不大于50微米的鋰粉或鋰復合材料，以避免一般極片干燥時，極片厚度70μm左右，鋰粉或鋰復合材料顆粒太大會在極片表面凸起，輥壓的時候會有顆粒感難以保證極片的均勻性，且可能會造成顆粒輥壓破碎，結(jié)構(gòu)破壞影響電池性能。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰復合材料及其制備方法與應用，以解決粒徑更小(微米級特別是不大于50微米)的鋰粉或鋰復合材料制備受限的問題，并進一步避免一般極片干燥時，極片厚度70μm左右，鋰粉或鋰復合材料顆粒太大會在極片表面凸起，輥壓的時候會有顆粒感難以保證極片的均勻性，且可能會造成顆粒輥壓破碎，結(jié)構(gòu)破壞影響電池性能。
本發(fā)明第一目的是提供一種鋰復合材料，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(如6μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、40μm、45μm、48μm)。
在鋰復合材料中，鋰金屬基本上或全部位于骨架的孔隙中。鋰金屬可以冶金結(jié)合或化學鍵的方式負載于骨架中。所述鋰金屬包括單質(zhì)金屬鋰、金屬鋰合金和鋰鹽等中的一種或多種。
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