[发明专利]一种掺氮的复合平面金属锂阳极、制备及其在锂金属电池中的应用

权利要求书

1.一种掺氮的复合平面金属锂阳极，包括平面 金属集流体、复合在平面 金属集流体表面的活性层；其特征在于：所述的活性层包括胶粘剂以及分散在胶粘剂中的掺氮碳纳米笼，所述的掺氮碳纳米笼的材料为氮掺杂的石墨化碳；所述的掺氮碳纳米笼具有装填腔室，该装填腔室内填充有金属锂；所述的掺氮碳纳米笼为一个石墨化的碳壳结构，该碳壳结构完整包覆填充在所述的装填腔室内的金属锂；

所述的掺氮碳纳米笼的比表面积为10～1000m²/g；

所述的掺氮碳纳米笼的碳壁厚度为0.5～100nm；

所述的掺氮碳纳米笼的装填腔室的体积占比为50％～99％；

所述的掺氮碳纳米笼中，氮含量为0.05～10at.％；

所述的掺氮碳纳米笼中，所述的掺氮碳纳米笼由带有装填腔室的碳纳米笼在含氮气氛下焙烧得到：

含氮气氛的氮源为氮气和/或氨气；

所述的掺氮的气氛氮源的含量为5～95vol.％；

焙烧温度为600～1200℃；

焙烧时间为0.4～20h；

所述的掺氮碳纳米笼与胶粘剂之比为50％～98％。

2.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的平面金属集流体的材料为铜、钛、镍、铁、钴中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的平面金属集流体的厚度为5～100μm。

4.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的平面金属集流体的厚度为10～50μm。

5.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的掺氮碳纳米笼的比表面积为50～500m²/g。

6.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的掺氮碳纳米笼的比表面积为85～350m²/g。

7.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的掺氮碳纳米笼的碳壁厚度为2～50nm。

8.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的掺氮碳纳米笼的碳壁厚度为6～34nm。

9.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的掺氮碳纳米笼的装填腔室的体积占比为60％～95％。

10.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的掺氮碳纳米笼的装填腔室的体积占比为65～85％。

11.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的掺氮碳纳米笼中，氮含量为0.2～6at.％。

12.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的掺氮碳纳米笼中，氮含量为0.5～3at.％。

13.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的掺氮碳纳米笼中，所述的掺氮的气氛氮源的含量为15～75vol.％。

14.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的掺氮碳纳米笼中，焙烧温度为700～1100℃。

15.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的掺氮碳纳米笼中，焙烧时间为0.6～15h。

16.根据权利要求1所述的掺氮的复合平面金属锂阳极，其特征在于：所述的活性层的厚度为2～1000μm。