一种多孔木碳改性金属锂负极材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109119602A(43)申请公布日2019.01.01(21)申请号201810700428.5H01M10/052(2010.01)(22)申请日2018.06.29C01B32/05(2017.01)(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市下城区潮王路18号(72)发明人陶新永金成滨盛欧微罗剑敏袁华栋居治金(74)专利代理机构杭州天正专利事务所有限公司33201代理人黄美娟俞慧(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/1395(2010.01)权利要求书1页说明书7页附图6页(54)发明名称一种多孔木碳改性金属锂负极材料的制备方法(57)摘要一种多孔木碳改性金属锂负极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)取横切巴沙木树木材，切割成木片；(2)将巴沙木片在保护气氛下高温碳化和活化，得到活化的巴沙木碳材料；(3)配置金属硝酸盐或金属醋酸盐溶液，将巴沙木碳材料置于该溶液中浸泡1-3h，然后放入管式炉，将聚四氟乙烯粉末装入瓷舟并放置在进风口前部，高温煅烧得到金属氟化物修饰的巴沙木碳材料；(4)在氩气保护下通过电沉积方法将金属锂沉积到金属氟化物修饰的巴沙木碳材料的孔道结构中，得到改性的金属锂负极材料。本发明可以有效解决金属锂负极材料在电池充放电过程中金属锂枝晶的生长造成的电池库伦效率较低、循环寿命短等问题。CN109119602ACN109119602A权利要求书1/1页1.一种多孔木碳改性金属锂负极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)取横切巴沙木树木材，切割成一定尺寸的木片；(2)将步骤(1)得到的巴沙木片在保护气氛下以5～10℃/min的速率升温至250-500℃碳化，保温处理1-8h，然后以5～10℃/min升温至600-800℃活化，保温处理0.5-4h，得到活化的巴沙木碳材料；(3)配置金属硝酸盐或金属醋酸盐溶液，将步骤(2)得到的巴沙木碳材料置于该溶液中浸泡1-3h，取出后放入管式炉，将质量为巴沙木碳质量3-8倍的聚四氟乙烯粉末装入瓷舟并放置在进风口前部，以5℃/min的速率升温至300-500℃，保温10-30min，得到金属氟化物修饰的巴沙木碳材料；(4)将步骤(3)得到的金属氟化物修饰的巴沙木碳材料作为电极，直接在氩气保护的手套箱中组装成一定型号的半电池，然后通过电沉积方法将金属锂沉积到金属氟化物修饰的巴沙木碳材料的孔道结构中，得到改性的金属锂负极材料；其中巴沙木片的尺寸需与半电池的电极尺寸相匹配。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，煅烧时保护气氛为氩气、氮气中的一种或两种任意比例的组合，其纯度大于90％。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，碳化温度为300℃，碳化时间为4小时。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，活化温度为700℃，活化时间为2小时。5.如权利要求1～4之一所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，金属硝酸盐为镁、铝、锌、铁、钴、镍或银的硝酸盐，所述的金属醋酸盐为镁、铝、锌、铁、钴、镍或银的醋酸盐，所述金属硝酸盐或金属醋酸盐溶液的溶剂是水、乙醇或丙酮。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂为乙醇，其纯度大于90％。7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述金属硝酸盐或金属醋酸盐溶液的浓度为1-10mg/mL，所述金属硝酸盐或醋酸盐溶液的投料量以巴沙木碳材料的质量计为200-50mL/g。8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述金属硝酸盐或醋酸盐人员的浓度为5g/mL，所述金属硝酸盐或醋酸盐溶液的投料量以巴沙木碳材料的质量计为100mL/g。9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯粉末与巴沙木碳的质量比为3-8。10.根据权利要求1所述的制备方法制得的改性的金属锂负极材料在锂-锂电池或锂-钴酸锂电池中的应用。2CN109119602A说明书1/7页一种多孔木碳改性金属锂负极材料的制备方法(一)技术领域[0001]本发明属于锂电池领域，涉及到一种改性金属锂负极材料的制备方法。(二)背景技术[0002]随着可携带电设备和电动汽车市场的飞速拓展，对于高能量密度和高功率密度锂离子电池的需要也日益增加。然而，传统的负极材料如石墨，其理论容量只有372mAhg-1，难以满足发展的需求。这种现状大大推动了高性能负极材料的设计和研发。锂金属负极是一种前景光明的负极材料，其理论容量高达3860mAhg-1，是石墨容量的十倍之多。而且，锂金属具有极低的标准电极电势，良好的内部导电性。但是，金属锂也存在一些问题。由于它活泼的化