[发明专利]一种三维结构的氧化锌-金属锂复合负极及其制备方法

说明书

本发明属于锂二次电池技术领域，具体涉及一种三维结构的氧化锌‑金属锂复合负极及其制备方法，在泡沫铜骨架中沉积有氧化锌和金属锂，三维结构的金属锂负极相比于锂片负极，拥有很大的比表面积，能有效降低充放电过程中的电流密度。同时，内部多孔的结构能很好的将锂限制于内部空间中，减少充放电过程中锂负极的体积膨胀，有效抑制了枝晶的生长。

技术领域

本发明属于锂二次电池技术领域，具体涉及一种三维结构的氧化锌-金属锂复合负极及其制备方法。

背景技术

锂离子电池的成功商用带来了可移动电子设备和电动汽车的飞速发展，目前商品化的锂离子二次电池大多采用石墨负极材料，此类材料的成本较低且循环寿命较长，可以大规模生产。但是，石墨类负极材料的理论容量较低，仅有372 mAh/ g。如此低的电池容量，使得提高锂二次电池的能量密度显得迫在眉睫。金属锂由于具有非常高的理论容量（3860 mAh/ g），低的密度（0.534  g/ cm3）和低的电压窗口（-3.04  V  vs.标准氢电极）而受到研究人员的关注，锂金属作为锂二次电池中的负极材料时，可以显著的提高电池的能量密度而被称为储能界的“圣杯”。

但是，锂金属作为负极材料在循环时会出现很多的问题，主要有：（1）锂金属非常活泼，与电解液接触会立刻在锂金属表面生成一层 SEI（固体电解质）膜，在充放电循环过程中，由于锂的不均匀沉积会导致 SEI的破裂和再生，从而导致电解液的不断消耗，造成电池效率的下降；（2）在充放电循环过程中，锂金属表面会生成枝晶，枝晶的不断生长会刺破隔膜并与正极接触，造成电池内部短路，甚至是起火和爆炸，有很大的安全隐患；（3）循环过程中，枝晶的断裂造成“死锂”，进一步降低电池的库伦效率和循环寿命。

因此，基于上述技术问题需要设计一种新的三维结构的氧化锌-金属锂复合负极及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维结构的氧化锌-金属锂复合负极及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三维结构的氧化锌-金属锂复合负极，包括：

泡沫铜骨架，所述泡沫铜骨架中沉积有氧化锌和金属锂。

进一步，所述金属锂的含量为8-99.99  wt.%。

进一步，所述泡沫铜骨架的厚度为0.1~40  mm；

所述泡沫铜骨架的孔数为 13~1300  PPI；

所述泡沫铜骨架的孔径为 0.1~10  mm。

第二方面，本发明还提供一种上述三维结构的氧化锌-金属锂复合负极的制备方法，包括：

将泡沫铜切片后依次浸泡在丙酮、乙醇和去离子水中，进行超声清洗；

将超声清洗后的泡沫铜放入真空干燥箱中干燥；

将干燥后的泡沫铜放入硝酸锌溶液中，加入氨水溶液后，水热反应后在泡沫铜表面沉积氢氧化锌；