[发明专利]一种稳定的锂金属负极

权利要求书

1.一种稳定的锂金属负极，包括负极集流体和负载于所述集流体表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层为锂金属层，其特征在于：

所述负极集流体包括集流体本体和原位生长于所述集流体本体上的亲锂纳米阵列，并且所述亲锂纳米阵列的厚度为0.8 μm -20 μm。

2.根据权利要求1所述的稳定的锂金属负极，其特征在于：所述集流体本体为铜箔。

3.根据权利要求1所述的稳定的锂金属负极，其特征在于：所述亲锂纳米阵列为氧化铜、硫化铜、二氧化锡、硫化锌和氧化锌中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的稳定的锂金属负极，其特征在于：所述亲锂纳米阵列为纳米片阵列或纳米线阵列，并且相邻的纳米片或者相邻的纳米线之间的间距为100 nm -1 μm。

5.根据权利要求1所述的稳定的锂金属负极，其特征在于，所述负极的制备方法包括如下步骤：

步骤一，将集流体本体用清洗液浸泡，然后用除氧乙醇清洗，最后用除氧去离子水清洗；

步骤二，将步骤一中清洗好的集流体本体浸泡于反应液中，并置于烘箱中反应，使亲锂纳米阵列原位生长于集流体本体上，得到亲锂集流体；

步骤三，将步骤二中得到的亲锂集流体清洗后置于干燥箱中干燥，即得亲锂纳米阵列修饰的集流体；

步骤四，将步骤三中的集流体与锂金属对电极组装成半电池，并以0.2-5 mA/cm² 的电流密度沉积锂，即得稳定的锂金属负极。

6.根据权利要求5所述的稳定的锂金属负极，其特征在于，步骤一所述清洗液为浓度为1 mol/L-3 mol/L的稀盐酸，步骤一中的浸泡持续时间为5 min-30 min。

7.根据权利要求5所述的稳定的锂金属负极，其特征在于：

当所述亲锂纳米阵列为氧化铜时，步骤二所述反应液为浓度为5 mmol/L~0.5 mol/L的稀氨水溶液，或者为5 mmol/L~0.5 mol/L的稀氨水、氢氧化钠和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的混合溶液，其中，氢氧化钠的浓度为0.05 mol/L~5 mol/L，CTAB的浓度为1mmol/L-10mmol;

当所述亲锂纳米阵列为硫化铜时，步骤二所述反应液为氨水、硫脲与十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的混合溶液，其中，氨水的浓度为1mol/L-5mol/L，硫脲的浓度为0.005mol/L-0.5mol/L，CTAB的浓度为1mmol/L-10mmol；

当所述亲锂纳米阵列为二氧化锡时，步骤二所述反应液包括第一反应液和第二反应液，所述第一反应液为浓度为0.05-0.5 mol/L四氯化锡溶液，集流体本体在第一反应液中的浸泡时间为0.5h-5h，形成二氧化锡种子层；所述第二反应液为四氯化锡、氢氧化钠与十二烷基硫酸钠的混合溶液，其中，四氯化锡的浓度为0.01mol/L-0.5mol/L，氢氧化钠的浓度为0.1mol/L-5mol/L，十二烷基硫酸钠的浓度为0.1mol/L-0.8 mol/L，集流体本体在第二反应液中的浸泡时间为0.1h-5h，并且清洗好的集流体本体在第二反应液中反应；

当所述亲锂纳米阵列为硫化锌时，步骤二所述反应液为氯化锌、硫脲、水合肼的混合水溶液，其中，氯化锌的浓度为0.1mol/L-1mol/L，硫脲的浓度为0.1mol/L-1mol/L，水合肼与水的体积比为1：（0.1-10）；在步骤二进行之前，先取硫化锌粉末置于管式炉上气流处，将清洗好的集流体本体置于下气流处，在氩气气氛下于800-1200℃热处理1-5 h，在集流体表面形成硫化锌种子层；

当所述亲锂纳米阵列为氧化锌时，步骤二所述反应液包括第一反应液和第二反应液，所述第一反应液为为醋酸锌与氢氧化钠的混合水溶液，其中，醋酸锌的浓度为0.1mol/L-1mol/L，氢氧化钠的浓度为0.1mol/L-1mol/L；将清洗好的集流体本体在第一反应液中的浸泡时间为0.5h-5h；浸泡完成后，将该集流体本体置于马弗炉中，在空气氛下于300℃-500℃下热处理1-5h，在集流体本体表面形成氧化锌种子层；所述第二反应液为硝酸锌与六次甲基四胺的混合水溶液，其中，硝酸锌的浓度为0.1mol/L-1mol/L，六次甲基四胺的浓度为0.1mol/L-1mol/L，集流体本体在第二反应液中的浸泡时间为0.1h-5h，并且集流体本体在第二反应液中反应。