一种锂金属负极集流体及其制备方法和应用.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CN113422064A(43)申请公布日2021.09.21(21)申请号202110689890.1(22)申请日2021.06.22(71)申请人广东工业大学地址510000广东省广州市东风东路729号(72)发明人刘全兵潘嘉杰石凯祥李俊豪曾令才刘桂峥(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202代理人颜希文(51)Int.Cl.H01M4/66(2006.01)H01M4/134(2010.01)权利要求书2页说明书11页附图5页(54)发明名称一种锂金属负极集流体及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种锂金属负极集流体及其制备方法和应用，涉及锂金属电池领域，制备步骤为：S1、将金属镍基集流体裁剪、清洗并干燥；S2、采用硫源、脂肪二胺和有机溶剂制得反应溶液；S3、将反应溶液和金属镍基集流体加入聚四氟乙烯反应釜中反应，随后清洗并干燥，再将其放置于锂箔上，并滴加锂盐溶液，随后盖置另一片锂箔，用夹子固定并静置，进行清洗并干燥，即得锂金属负极集流体成品；该锂金属负极集流体成品表面复合设置有一维纤维状/二维纳米片状/三维互联网状硫化镍，且应用于锂金属电池。本申请通过多维硫化镍降低电流密度，从而抑制锂枝晶的生长并减缓体积膨胀，延长电池的循环寿命。CN113422064ACN113422064A权利要求书1/2页1.一种锂金属负极集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将金属镍基集流体裁剪成设定尺寸大小，进行清洗和干燥；S2、将硫源溶解于脂肪二胺中，并加入有机溶剂，混合制得反应溶液；S3、将所述反应溶液和所述S1获得的金属镍基集流体依次加入聚四氟乙烯反应釜中，水浴反应后冷却至室温；S4、对所述S3获得的金属镍基集流体清洗并干燥，获得一维纤维状/二维纳米片状/三维互联网状硫化镍复合金属镍集流体；S5、将所述S4获得的一维纤维状/二维纳米片状/三维互联网状硫化镍复合金属镍集流体放置于预先准备的锂箔上，并滴加锂盐溶液使一维纤维状/二维纳米片状/三维互联网状硫化镍复合金属镍集流体润湿，再在上方盖置另一片锂箔，用夹子固定并静置，即得锂金属负极集流体成品；S6、将所述S5制得的锂金属负极集流体成品清洗并干燥。2.如权利要求1所述的一种锂金属负极集流体的制备方法，其特征在于，在所述S2中，所述硫源的用量为0.1mmol～5mmol，所述硫源为纳米硫粉、升华硫粉、超细硫粉、硫脲、硫代乙酰胺、硫代硫酸钠、硫化钠、硫化钾中的一种或多种。3.如权利要求1所述的一种锂金属负极集流体的制备方法，其特征在于，在所述S2中，所述脂肪二胺的用量为5mL～50mL，所述脂肪二胺为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、辛二胺、N,N'‑双(3‑氨丙基)乙二胺、脂肪环二胺、对苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺中的一种或多种。4.如权利要求1所述的一种锂金属负极集流体的制备方法，其特征在于，在所述S2中，所述有机溶剂的用量为5mL～50mL，所述有机溶剂为无水甲醇、无水乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙二醇中的一种或多种。5.如权利要求1所述的一种锂金属负极集流体的制备方法，其特征在于，在所述S5中，所述锂盐溶液的添加量为10μL～100μL，所述锂盐溶液由双三氟甲磺酰亚胺锂、1,3二氧戊环和1,2‑乙二醇二甲醚混合而成，所述双三氟甲磺酰亚胺锂的浓度为1mol/L～10mol/L，所述1,3二氧戊环和所述1,2‑乙二醇二甲醚的体积比为(1～10)：(1～10)。6.如权利要求1所述的一种锂金属负极集流体的制备方法，其特征在于，在所述S1中，所述金属镍基集流体为泡沫镍、镍网、镍板、镍箔和镍合金中的一种或多种，所述清洗步骤为依次采用丙酮、浓度为1mol/L～5mol/L的盐酸、乙醇和去离子水对金属镍基集流体进行交替超声清洗10min～60min。7.如权利要求1所述的一种锂金属负极集流体的制备方法，其特征在于，在所述S3中，水浴反应的温度为50℃～200℃，水浴反应时间为1h～12h。8.如权利要求1所述的一种锂金属负极集流体的制备方法，其特征在于，在所述S6中，所述清洗步骤为采用清洗液对所述S5获得的锂金属负极集流体成品冲洗3～5次，所述清洗液为1,3二氧戊环、二甲基亚砜、四氢呋喃、正已烷、DMF中的一种或多种。9.一种锂金属负极集流体，采用权利要求1‑8任一所述的一种锂金属负极集流体，其特征在于，包括金属镍基集流体，所述金属镍基集流体的表面复合设置有一维纤维状/二维纳米片状/三维互联网状硫化镍，所述一维纤维状/二维纳米片状/三维互联网状硫化镍表面复合设置有Li2S/Li2S2‑SEI膜。2CN113422064A权利要求书2/2页10.一种锂金属负极集流体的应用，基于权利要求1～