一种三维金属基亲锂集流体、锂金属负极及锂金属电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115881973A(43)申请公布日2023.03.31(21)申请号202211740969.3(22)申请日2022.12.30(71)申请人南京航空航天大学地址211100江苏省南京市江宁区南京航空航天大学将军路校区(72)发明人申来法何举宏(74)专利代理机构北京深川专利代理事务所(普通合伙)16058专利代理师吴晓丹(51)Int.Cl.H01M4/66(2006.01)H01M4/80(2006.01)H01M10/052(2010.01)H01M4/134(2010.01)权利要求书1页说明书8页附图4页(54)发明名称一种三维金属基亲锂集流体、锂金属负极及锂金属电池(57)摘要本申请实施例提供了一种三维金属基亲锂集流体、锂金属负极及锂金属电池，所述三维金属基亲锂集流体包括：三维金属基底，所述三维金属基底为有序的多孔结构；纳米银颗粒层，所述纳米银颗粒层通过低温超声辅助化学镀在所述三维金属基底的表面原位生成。本申请实施例提供的三维金属基亲锂集流体不仅能够缓解电荷的局部聚集以及锂沉积/剥离过程中因体积膨胀产生的应力效应，而且锚定在三维金属基底框架上的超细银纳米粒子能够显著降低锂离子形核势垒。另外，利用锂银合金的无限固溶效应和纳米尺寸优势，极大地缓解了由于应力引起修饰层剥落的负面影响。CN115881973ACN115881973A权利要求书1/1页1.一种三维金属基亲锂集流体，其特征在于，包括：三维金属基底，所述三维金属基底为有序的多孔结构；纳米银颗粒层，所述纳米银颗粒层通过低温超声辅助化学镀在所述三维金属基底的表面原位生成。2.根据权利要求1所述的三维金属基亲锂集流体，其特征在于，所述三维金属基底为铜网、镍网、不锈钢网中的任意一种。3.根据权利要求2所述的三维金属基亲锂集流体，其特征在于，所述三维金属基底的网孔规格为100目～400目。4.根据权利要求1所述的三维金属基亲锂集流体，其特征在于，所述纳米银颗粒层的厚度为50～500纳米；所述纳米银颗粒层中单个纳米银颗粒的直径为50～500纳米。5.一种三维金属基亲锂集流体的制备方法，其特征在于，包括：将银源溶解水中再与络合剂混合，之后缓慢加入稳定剂获得溶液A，所述银源、所述络合剂和所述稳定剂的质量比为10:15～25:12～15；将还原剂、分散剂均匀混合后溶解于水中获得溶液B，所述还原剂和所述分散剂的质量比为1～5：15～10；将所述溶液A和所述溶液B以1:2的体积比快速混合获得溶液C；在低温超声辅助条件下，将三维金属基底浸入所述溶液C中静置1～10min，获得权利要求1‑4任一项所述的三维金属基亲锂集流体；其中，所述低温超声辅助条件中的温度为0～50℃，超声震荡功率10～100W。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述银源为硝酸银、氟化银和氯酸银中的一种或两种以上的组合；所述络合剂为氨水；所述稳定剂为氢氧化钾。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述还原剂为柠檬醛和草酸中的一种或其组合；所述分散剂为丙酮。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述还原剂为质量比为9:1～8：1的柠檬醛和草酸的混合物。9.一种锂金属负极，其特征在于，包括：权利要求1‑4任一项所述的三维金属基亲锂集流体；所述三维金属基亲锂集流体的表面在0.5～2mAcm‑2的电流密度下沉积4～10mAhcm‑2的锂金属。10.一种锂金属电池，其特征在于，包括：权利要求9所述的锂金属负极。2CN115881973A说明书1/8页一种三维金属基亲锂集流体、锂金属负极及锂金属电池技术领域[0001]本申请涉及负极材料技术领域，具体地涉及一种三维金属基亲锂集流体、锂金属负极及锂金属电池。背景技术[0002]锂金属作为负极具有超高的理论比容量(3860mAhg‑1)，低密度(0.53gcm‑3)和极低的电化学电位(–3.04Vvs标准氢电极)，是一种极具前景的负极材料。然而,热力学不稳定的锂金属会与电解质反应形成固体电解质界面层(SEI)。SEI层具有电子绝缘，离子可导的性质。致密的SEI层能够防止电解液进一步分解，但锂金属在充/放电过程中相对无限的体积变化会破坏脆弱的SEI层，使电解液进一步分解，造成电池性能的急剧衰减，且破碎的SEI造成的锂离子分布不均会诱导枝晶形成，导致电池的短路失效。因此，锂金属电池想要得到实际应用，还有许多问题亟待解决。发明内容[0003]有鉴于此，本申请提供一种三维金属基亲锂集流体、锂金属负极及锂金属电池，以利于解决现有技术中锂金属作为负极性能较差的问题。[0004]第一方面，本申请实施例提供了一种三维金属基亲锂集流体，包括：[0005]三维金属基底，所述三维金属基底为有序的多孔结构；[0006]纳米银