[发明专利]用于锂金属电池负极的锡铜复合集流体及制备

权利要求书

1.一种Sn@Cu复合集流体，其特征在于，所述Sn@Cu集流体宏观表面具有平整光亮的金属锡层，微观表面呈有序沟壑状粗糙表面并均匀点缀式无序分布丘陵状微纳锡金属位点，所述金属锡层由100～500nm的棱球状微纳锡金属颗粒紧密堆积排布构成且厚度为0.1～5μm。

2.根据权利要求1所述的Sn@Cu复合集流体，其特征在于，所述Sn@Cu集流体由具有高亲锂特性的表面微纳金属锡层、原子间具有强电子相互作用的锡铜合金过渡层以及具有高电子导电特性的金属内部铜骨架层组成，其中，各层级间以原子互嵌式复合态紧密连接。

3.根据权利要求1所述的Sn@Cu复合集流体，其特征在于，所述棱球状微纳锡金属颗粒的整体形貌为无规则球状，球体表面具有尖锐棱状结构。

4.根据权利要求1所述的Sn@Cu复合集流体，其特征在于，所述Sn@Cu复合集流体是由“酸蚀刻—激光烧蚀—络合物氧化还原镀锡”工艺制备而得。

5.一种根据权利要求1所述的Sn@Cu复合集流体的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、酸蚀刻：将铜集流体在室温下进行酸蚀刻处理，通过将铜集流体浸泡到一定浓度的酸蚀刻液中并处理一定时间，得到表面具有微观粗糙网状拓扑结构的酸蚀刻铜集流体；

S2、激光烧蚀：将洗涤干燥后的酸蚀刻铜集流体进行激光烧蚀处理，得到微观表面兼具规则排布的沟壑状结构和无序分布的粗糙网状拓扑结构的双蚀刻铜集流体；

S3、络合物氧化还原镀锡：将双蚀刻铜集流体在室温下浸泡于常温化学镀锡液中进行络合物氧化还原镀锡处理，处理一定时间后将集流体洗涤烘干制得所述微观表面呈有序沟壑状粗糙表面并均匀点缀式无序分布丘陵状微纳锡金属位点的Sn@Cu复合集流体。

6.根据权利要求5所述的Sn@Cu复合集流体的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述铜集流体包括铜的带材、板材、棒材、线材、管材、以及表面具有铜单质组分的其他结构铜材。

7.根据权利要求5所述的Sn@Cu复合集流体的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述酸蚀刻液的H⁺浓度为0.1～1mol/L，其中，酸蚀刻液成分包括HNO₃、HCl、H₂SO₄，所述酸蚀刻处理时间为5～30min；所述微观粗糙网状拓扑结构网格尺寸为1～10μm。

8.根据权利要求5所述的Sn@Cu复合集流体的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述激光烧蚀采用的激光波长为1000～1500nm，脉冲持续时间为30～100ns，重复频率为10～30kHz，光斑直径为5～10μm，透镜焦距为150～200mm，相邻激光扫描线间距为10～20μm；所述表面规则排布的沟壑状结构间距为10～20μm。

9.根据权利要求5所述的Sn@Cu复合集流体的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述常温化学镀锡液的主要原料为二价金属锡盐、硫脲和去离子水，所述二价金属锡盐包括二水合氯化亚锡、硫酸亚锡中至少一种，所述化学镀锡液的pH为0～5，Sn²⁺浓度为10～100g/L、硫脲浓度为10～100g/L，所述处理时长为0.5～30min。

10.一种根据权利要求1所述的Sn@Cu复合集流体的应用，其特征在于，所述Sn@Cu复合集流体与金属锂直接复合制造锂金属电池负极。