[发明专利]锂金属负极及其制备方法、锂二次电池

说明书

本发明属于负极材料技术领域，具体涉及一种锂金属负极及其制备方法、锂二次电池。本发明锂金属负极中，通过在三维导电骨架表面修饰氨基(‑NH₂)，由于氨基具有较强的极性，对锂离子有较强的吸附作用，从而在充放电过程中促进锂金属沿着三维导电骨架的表面均匀分布，避免锂金属在三维导电骨架的局部发生聚集形成锂枝晶，使锂金属负极具有良好的循环性能。同时，表面修饰有氨基的三维导电骨架对锂金属的润湿性增强，使锂金属与三维导电骨架的接触面积更大，降低了电子转移电阻，进而提升锂金属负极的电化学性能。

技术领域

本发明属于负极材料技术领域，具体涉及一种锂金属负极及其制备方法，以及一种锂二次电池。

背景技术

锂金属负极，因其具有高容量、低电位的优点受到广泛关注，目前限制其产业化应用的主要难点在于锂枝晶生长导致的安全问题。

现有缓解锂金属负极中锂枝晶生长的方案之一是在三维导电骨架表面沉积锂金属，在抑制锂枝晶的生长的同时，还可以缓解充放电过程中的体积膨胀。然而，目前常用的三维导电骨架的材料均为碳材料，存在对锂金属的润湿性差的问题，不仅导致锂金属的沉积均匀性差，而且锂金属与碳材料的接触不良会导致锂金属与集流体失去接触，电子通路阻断并形成死锂的问题。因此，如果可以改善锂金属对三维导电骨架的润湿性，将有利于提升锂金属负极的电化学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂金属负极及其制备方法，以及一种锂二次电池，旨在解决现有锂金属负极中存在的锂金属与三维导电骨架之间润湿性差的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明一方面，提供了一种锂金属负极，其包括三维导电骨架和金属锂，金属锂负载于三维导电骨架上，三维导电骨架表面修饰有氨基。

本发明提供的锂金属负极中，通过在三维导电骨架表面修饰氨基(-NH₂)，由于氨基具有较强的极性，对锂离子有较强的吸附作用，从而在充放电过程中促进锂金属沿着三维导电骨架的表面均匀分布，避免锂金属在三维导电骨架的局部发生聚集形成锂枝晶，使锂金属负极具有良好的循环性能。同时，表面修饰有氨基的三维导电骨架对锂金属的润湿性增强，使锂金属与三维导电骨架的接触面积更大，降低了电子转移电阻，进而提升锂金属负极的电化学性能。

作为本发明锂金属负极的一种优选技术方案，氨基的修饰面积占三维导电骨架表面积的60％-100％。

作为本发明锂金属负极的一种优选技术方案，三维导电骨架表面还修饰有氧化银颗粒，氧化银颗粒的修饰面积占三维导电骨架表面积的0-40％。

作为本发明锂金属负极的一种优选技术方案，金属锂在三维导电骨架上的负载量为2mAh/cm²-10mAh/cm²。

作为本发明锂金属负极的一种优选技术方案，三维导电骨架选自碳纤维膜、碳纳米管膜、石墨烯膜中的至少一种。

作为本发明锂金属负极的一种优选技术方案，三维导电骨架的厚度为20μm-100μm。

本发明另一方面，提供了一种锂金属负极的制备方法，其包括如下步骤：

提供三维导电骨架和液态金属锂，三维导电骨架表面修饰有氨基；

将三维导电骨架浸润于液态金属锂中，得到锂金属负极。

本发明提供的锂金属负极的制备方法中，由于三维导电骨架表面修饰的氨基提升了对锂金属的润湿性，因此通过简单的浸润法即可使锂金属均匀分布在三维导电骨架的表面，得到电化学性能良好的锂金属负极，具有步骤简单、容易实施、有利于实现工业化生产的优点。

作为本发明锂金属负极的制备方法的一种优选技术方案，三维导电骨架表面修饰氨基的方法包括如下步骤：

提供三维导电骨架和氨水；