锂金属电极及其制备方法、锂金属二次电极负极、电池.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CN107369813A(43)申请公布日2017.11.21(21)申请号201610319583.3H01M12/08(2006.01)(22)申请日2016.05.12(71)申请人华为技术有限公司地址518129广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼(72)发明人王平华李慧夏圣安(74)专利代理机构北京三高永信知识产权代理有限责任公司11138代理人罗振安(51)Int.Cl.H01M4/134(2010.01)H01M4/1395(2010.01)H01M4/66(2006.01)H01M4/80(2006.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书2页说明书10页附图5页(54)发明名称锂金属电极及其制备方法、锂金属二次电极负极、电池(57)摘要本发明公开了一种锂金属电极及其制备方法、锂金属二次电极负极、电池，属于锂电池技术领域。其中，锂金属电极包括：具有多个孔道空腔的泡沫电极基体，以及分布在所述泡沫电极基体的至少一个孔道空腔内的金属锂颗粒；所述泡沫电极基体的材料为泡沫金属材料或者碳泡沫材料。泡沫电极基体的孔道空腔能够有效限制金属锂颗粒在充放电过程中的体积膨胀并且减少锂枝晶的生成，有效提高以该锂金属电极作为负极的锂金属二次电池的稳定性能、循环性能、快速充电性能以及安全性能。CN107369813ACN107369813A权利要求书1/2页1.一种锂金属电极，其特征在于，包括：具有多个孔道空腔的泡沫电极基体，以及分布在所述泡沫电极基体的至少一个孔道空腔内的金属锂颗粒；所述泡沫电极基体的材料为泡沫金属材料或者碳泡沫材料。2.根据权利要求1所述的锂金属电极，其特征在于，20％以上的所述多个孔道空腔内分布有金属锂颗粒。3.根据权利要求1或2所述的锂金属电极，其特征在于，所述泡沫电极基体的孔道空腔的直径为100纳米～50微米。4.根据权利要求1～3任一项所述的锂金属电极，其特征在于，所述锂金属电极还包括：包覆在所述金属锂颗粒表面的保护层；所述保护层的材料为锂离子良导体材料。5.根据权利要求4所述的锂金属电极，其特征在于，所述保护层的材料选自Li2CO3、Li4SiO4、LiF、Li3PO3、TiO2、Li2TiO3、Li4Ti5O12、SiO2、SnO2、SiC、LiAlO2、Al2O3、NiS、CuS、FeS、MnS、Ag2S以及TiS2中的至少一种。6.根据权利要求1～5任一项所述的锂金属电极，其特征在于，所述泡沫金属材料选自泡沫镍、泡沫铜、泡沫钛以及泡沫铁中的至少一种。7.根据权利要求1～6任一项所述的锂金属电极，其特征在于，所述碳泡沫材料选自泡沫碳、泡沫碳纳米管以及泡沫石墨烯中的至少一种。8.根据权利要求7所述的锂金属电极，其特征在于，所述泡沫石墨烯所用的石墨烯选自氧化石墨烯、还原石墨烯以及元素掺杂石墨烯中的至少一种；所述氧化石墨烯选自共价键功能化石墨烯以及非共价键功能化石墨烯中的至少一种；所述元素掺杂石墨烯中掺杂的元素选自氮、硫以及磷中的至少一种。9.一种锂金属电极的制备方法，其特征在于，包括：准备具有多个孔道空腔的泡沫电极基体；在所述泡沫电极基体的至少一个孔道空腔内涂覆金属锂颗粒；所述泡沫电极基体的材料为泡沫金属材料或者碳泡沫材料。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在20％以上的所述多个孔道空腔内涂覆金属锂颗粒。11.根据权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于，采用气相沉积法涂覆所述金属锂颗粒。12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，采用真空蒸镀的方法涂覆所述金属锂颗粒；所述真空蒸镀的条件为：将所述泡沫电极基体固定在金属锂颗粒蒸发源的正上方，在1×10-2帕以下的压力下，用电流为50～500毫安、电压为3～12千伏的电子束轰击所述金属锂颗粒蒸发源，轰击时间为5～50分钟，所述泡沫电极基体与所述金属锂颗粒蒸发源的距离为30～150厘米。13.根据权利要求9～12任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在所述金属锂颗粒的表面涂覆保护层；所述保护层的材料为锂离子良导体材料。14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述保护层的材料选自Li2CO3、2CN107369813A权利要求书2/2页Li4SiO4、LiF、Li3PO3、TiO2、Li2TiO3、Li4Ti5O12、SiO2、SnO2、SiC、LiAlO2、Al2O3、NiS、CuS、FeS、MnS、Ag2S以及TiS2中的至少一种。15.根据权利要求13或14所述的制备方法，其特征在于，采用气相沉积法将所述保护层涂覆在所述金属锂颗粒表面。16.一种锂金属二次电池负极，其特征在于，包括：至少一个权利要求1～8任一项所述的锂金属电极