[发明专利]一种二次电池用金属锂负极、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种二次电池用金属锂负极，其特征在于，包括集流体、复合在集流体上的异原子掺杂的多孔碳，以及分散在多孔碳中的金属锂；

异原子掺杂的多孔碳为P、O、S中至少一种异原子掺杂的多孔碳。

2.根据权利要求2所述的二次电池用金属锂负极，其特征在于：异原子掺杂的多孔碳中，异原子掺杂量为0.1～4atom％。

3.根据权利要求1所述的二次电池用金属锂负极，其特征在于：所述的金属锂负极中，金属锂的含量为1mAh～8mAh。

4.根据权利要求1所述的二次电池用金属锂负极，其特征在于：所述的多孔碳为石墨烯、石墨、碳黑、科琴黑、碳纳米管、活性炭、碳纤维中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的二次电池用金属锂负极，其特征在于：所述的多孔碳的孔隙率为5～75％；复合在集流体上的多孔碳的厚度为1～300μm。

6.根据权利要求1所述的二次电池用金属锂负极，其特征在于：所述集流体为金属材料、炭材料、导电聚合物材料中的任意一种，集流体厚度为1～200μm。

7.根据权利要求6所述的二次电池用金属锂负极，其特征在于：所述金属材料为铜、不锈钢、镍、钛中的至少一种；

所述碳材料为碳纸、碳纤维布、石墨、活性炭、石墨烯、乙炔黑、碳纳米管、科琴黑中的任意一种或多种组合；

所述的导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚酮酞菁、聚乙炔中的至少一种。

8.根据权利要求1～7任一项所述的二次电池用金属锂负极的制备方法，其特征在于：制备异原子掺杂的多孔碳；随后在集流体的表面涂覆包含异原子掺杂的多孔碳的浆料，最后再在复合在集流体上的多孔碳中沉积和/或填充金属锂，即得。

9.根据权利要求8所述的二次电池用金属锂负极的制备方法，其特征在于：制备异原子掺杂的多孔碳的操作为：将多孔碳置于酸溶液中活化，随后与磷源、硫源、氧源混合，并在700℃～1000℃下热处理得到。

所述的磷源，优选为含磷的单质、氢化物、磷酸盐等中的至少一种；

所述的硫源，优选为含硫的单质、氢化物、硫酸盐等中的至少一种；

所述的氧源为氧气；

所述的酸溶液优选为硝酸和浓硫酸的混合液；

所述的包含异原子掺杂的多孔碳的浆料还含有粘结剂和溶剂；

采用锂熔融法或电沉积方法，在多孔碳中填充和/或沉积金属锂。

10.一种权利要求1～7任一项所述的二次电池用金属锂负极的应用，其特征在于：作为负极，组装成锂离子电池、锂硫电池或锂空气电池。