[发明专利]一种亲锂集流体及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种亲锂集流体及其制备方法与应用，所述方法包括：以盐类化合物为溶质，以有机溶液为溶剂进行配制，获得盐溶液；将泡沫金属加入所述盐溶液中浸泡，获得前驱体；将所述前驱体进行灼烧，获得亲锂集流体。本发明实施例在低成本的条件下获得了具有更长使用寿命的集流体材料，在半电池测试中，其循环寿命能比传统的未经改性的集流体更长；同时，对半电池循环一定圈数后进行的电化学阻抗谱的测试中也能显现出改性过的集流体能有更小的界面阻抗即更快的反应动力学。

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，特别涉及一种亲锂集流体及其制备方法与应用。

背景技术

随着严重的能源危机问题不断升级，可充电锂离子电池(LiB)正被用来满足现代社会日益增长的能源需求。LiB具有出色的能量储存和高效释放电能的能力。然而，其石墨阳极的理论比容量仅为372mAh·g^-1，极大地限制了商业LiB在高储能系统中的应用。锂金属被认为是一个有前途的锂离子电池的阳极候选物，因为其在重量和体积基础上的高能量密度。它具有3860mAh·g^-1的高理论比容量和最低氧化还原电位(相对于标准氢电位电极为3.04V)。不幸的是，将石墨阳极替换为锂金属阳极导致在电池运行期间形成不均匀的锂电沉积，这降低了循环稳定性并增加了安全问题的风险。

为了克服上述问题并获得优异的电子导电性，研究人员们以及做出了许多工作进展，例如碳改性，低维纳米结构以缩短锂离子扩散距离，以及引入其他高容量和高导电性物质，以改善电化学性能。但是现有的集流体存在循环寿命短，界面阻抗大即反应动力学慢等缺点。然而传统的亲锂集流体制备，大多通过水热、CVD技术或者合金刻蚀等，这些方法比较复杂且成本复杂，还会产生一些环境问题，极大地限制了其大规模制备和应用。

因此，如何开发一种亲锂集流体及其制备方法，解决现有技术中存在的问题，以提高循环寿命、减小界面阻抗，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明目的是提供一种亲锂集流体及其制备方法，在低成本的条件下获得了具有更长使用寿命的集流体材料，在半电池测试中，其循环寿命能比传统的未经改性的集流体更长；同时，对半电池循环一定圈数后进行的电化学阻抗谱(EIS)的测试中也能显现出改性过的集流体能有更小的界面阻抗即更快的反应动力学。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种亲锂集流体的制备方法，所述方法包括：

以盐类化合物为溶质，以有机溶液为溶剂进行配制，获得盐溶液；

将泡沫金属加入所述盐溶液中浸泡，获得前驱体；

将所述前驱体进行灼烧，获得亲锂集流体。

进一步地，所述盐类化合物包括有机盐和无机盐中的至少一种，所述有机盐包括乙酰丙酮铜、乙酰丙酮镁和乙酰丙酮钴中的至少一种，所述无机盐包括氯化镁、氯化铁和氯化钴中的至少一种；所述有机溶液包括乙醇溶液和乙酸乙酯溶液中的一种。

进一步地，所述盐溶液的质量分数为20-30mg/mL。

进一步地，所述以盐类化合物为溶质，以有机溶液为溶剂进行配制，获得盐溶液，具体包括：

以盐类化合物为溶质以有机溶液为溶剂进行混合，并在200W-600W功率和40Khz频率下超声3-5min以混匀，获得盐溶液。

进一步地，所述泡沫金属含有多个气孔的金属材料，每个所述气孔的孔径为0.3-0.5mm；所述泡沫金属的厚度为1-1.2mm；所述泡沫金属包括泡沫铜和泡沫镍中的至少一种。

进一步地，所述浸泡的时间为20-60s。

进一步地，所述灼烧的温度为520-660℃，所述灼烧的时间为10-30s。

进一步地，所述将所述前驱体进行灼烧，获得亲锂集流体，包括：