一种高熵锂合金负极及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115986064A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211568699.2(22)申请日2022.12.06(71)申请人电子科技大学长三角研究院（湖州）地址313000浙江省湖州市西塞山路819号科技创新综合体B1幢(72)发明人李晶泽邢健雄陈筱筱魏超慧(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202专利代理师唐莉梅(51)Int.Cl.H01M4/1395(2010.01)H01M4/40(2006.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种高熵锂合金负极及其制备方法(57)摘要本发明属于锂电池技术领域，公开了一种高熵锂合金负极、固态电池及其制备方法，将金属锂与其他多种金属或非金属在高温下加热熔融，得到锂合金相及非锂合金相构成的多相高熵合金液体；将多相高熵合金液体冷却至室温，得到多相高熵合金的微纳米化三维骨架网络结构；其中，高熵锂合金负极材料中的锂原子占总原子比为20～50％，其他金属和/或非金属占总原子比为1～50％。本发明的微纳米尺寸的三维骨架高熵合金网络结构，有利于提高负极的真实比表面积，有效降低局部电流密度，抑制锂枝晶的生成；高熵合金骨架网络含有惰性合金组分，有利于提升三维骨架的稳定性及负极体积的恒定，并提高三维骨架的亲锂性，从而提升电池的循环寿命。CN115986064ACN115986064A权利要求书1/1页1.一种高熵锂合金负极制备方法，其特征在于，高熵锂合金负极制备方法包括：采用高温熔融冶金的方式获得含锂元素及多种金属/非金属元素的高熵合金液体；将高熵合金液体利用降温冷却过程的相分离作用，得到含有锂合金相及非锂合金相的多相高熵合金负极材料；其中，高熵锂合金负极材料中的锂原子占总原子比为20～50％，其他金属和/或非金属占总原子比为1～50％。2.如权利要求1所述的高熵锂合金负极制备方法，其特征在于，高熵锂合金负极制备方法包括以下步骤：步骤一，在高温下，获得锂与其他多种金属或非金属元素的熔融合金液体；步骤二，将熔融合金液体冷却至室温，得到高熵锂合金负极材料。3.如权利要求2所述的高熵锂合金负极制备方法，其特征在于，步骤一中，在300～1000℃的温度条件下将金属锂与其他多种金属和/或非金属加热熔融得到高熵合金液体。4.如权利要求2所述的高熵锂合金负极制备方法，其特征在于，步骤一中，其他金属和/或非金属元素为Na、K、Mg、Ca、Ba、Ni、Zn、Al、In、Sn、Sb、Pb、Ag、B、Si或C中的任意三种或以上。5.如权利要求2所述的高熵锂合金负极制备方法，其特征在于，步骤二中，熔融合金液体在5～1800s内冷却至室温。6.如权利要求2所述的高熵锂合金负极制备方法，其特征在于，步骤二中，在冷却过程中发生相分离，凝固形成包含锂合金相及非锂合金相的多相结构。7.如权利要求6所述的高熵锂合金负极制备方法，其特征在于，多相结构为锂合金相及非锂合金相构成的高熵合金的微纳米化三维骨架网络结构。8.如权利要求7所述的高熵锂合金负极制备方法，其特征在于，三维骨架网络为锂合金骨架及非锂合金骨架中的任意一种或多种混合组成。9.一种实施如权利要求1～8任意一项所述的高熵锂合金负极制备方法制备得到的含三维骨架网络的高熵锂合金负极材料。10.一种如权利要求9所述的含三维骨架网络的高熵锂合金负极材料在制备固态电池中的应用，其特征在于，固态电池为锂电池，锂电池包括正极、负极以及置于正极、负极之间的电解质，负极是高熵锂合金材料。2CN115986064A说明书1/7页一种高熵锂合金负极及其制备方法技术领域[0001]本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种高熵锂合金负极及其制备方法。背景技术[0002]目前，锂离子电池自上世纪九十年代成功商业化以来，已成为当下最流行的移动储能方式之一，促进了消费电子、电力交通、军工产品及医疗设备的快速发展与进步。但随着社会的不断发展，基于石墨负极(372mAh/g)的锂离子电池越来越难以满足日益增长市场需求。金属锂具有超高的理论比容量(3860mAh/g)、最低的电化学电位(‑3.04Vvs标准氢电极)和超低的密度(0.53g/cm3)，是下一代锂二次电池负极材料的“圣杯”。[0003]金属锂负极在使用过程中，由于不均匀的锂沉积行为导致大量的锂枝晶生成，而锂枝晶有可能会刺穿隔膜，引发电池短路，引起电池着火和爆炸等安全问题。此外，无“宿主结构”的锂沉积及“死锂”的产生还导致金属锂负极的体积膨胀，由此引起电池出现形变，缩短循环寿命。上述这些原因导致金属锂负极的商业化进程受到严重阻碍，迄今尚未量产应用。[0004]为了解决金属锂负极所存在的各种问题，越来越多的研