The invention discloses a high-efficiency lithium metal composite material and a preparation method thereof and application as anode, through chemical vapor deposition, TiC/C three-dimensional porous skeleton layer was synthesized in 1~5 hours, as the carrier, by melt infiltration method, preparation of lithium, lithium metal composite material. High performance lithium metal composite materials including TiC/C porous skeleton layer Ti6Al4V substrate, growth on the substrate, and the adsorption on the skeleton layer in the lithium metal phase, TiC/C three-dimensional porous layer consists of titanium carbide and titanium carbide nanotubes wrapped in amorphous carbon nanotubes. The lithium metal composite material has the characteristics of high Kulun efficiency and significant inhibition of dendritic growth. When it matches with lithium iron phosphate or sulfur cathode material, it can also significantly improve the energy density and cycle stability of the whole battery.
【技术实现步骤摘要】
一种高效锂金属复合材料及其制备方法和作为负极的应用
本专利技术涉及锂金属二次电池负极材料的
,具体涉及一种高效锂金属复合材料及其制备方法和作为锂金属负极材料的应用。
技术介绍
锂离子电池的商业化大大推动了电子储能设备的快速发展。但锂离子电池负极活性石墨材料的理论容量仅为372mAhg-1,严重限制了电池能量密度的进一步提升。随着电子产品及电动汽车对高能量密度电池需求的提高,锂离子电池遇到了极大的发展瓶颈。而纯Li金属质量能量密度高达3860mAhg-1,并具有最负的电势(-3.04Vvs.标准氢电势),是最为理想的负极材料。尽管Li金属在电化学储能领域具有巨大的潜力,但其在二次电池的商业化运用上却始终没有实现。主要是金属锂直接作为负极存在两个非常严重的问题:(1)金属锂过于活泼,几乎与所有电解液会发生副反应,导致电池活性物质消耗,库伦效率低下;(2)在电化学循环过程中,由于没有骨架束缚作用,锂离子的不均匀沉积很容易导致“锂枝晶”和“死锂”的产生,这也使得本不稳定的固态电解质膜(SEI)易损,更为严重的是枝晶的不断生长会刺破隔膜,造成安全隐患。为解决锂金属负极的问题,研究人员提出了许多解决策略,如利用电解液添加剂稳定锂金属表面SEI膜性能,采取物理或化学法在负极表面构建缓冲层或离子迁移层以促使Li离子的均匀沉积等。但这些方法不能从根本上解决锂金属体积的肆意膨胀和锂枝晶的生长。近年来,对锂金属多孔“宿主”的设计愈发引起科研人员的兴趣,因为多孔基体不仅可以降低反应电流密度并抑制枝晶生长,而且其骨架可以在循环过程束缚锂金属体积扩张并从而稳定SEI膜。此前,疏 ...
【技术保护点】
一种高效锂金属复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:1)将Ti6Al4V片清洗,之后干燥得到清洗后的Ti6Al4V片;2)在惰性气体保护下,将清洗后的Ti6Al4V片升温至600‑1000℃后,在600‑1000℃下与丙酮反应1‑5小时后,制备得到TiC/C三维多孔骨架层;3)在充满惰性气体环境中,熔融Li金属,待Li金属在300‑500℃下完全熔融后,将制得的TiC/C三维多孔骨架层与熔融Li接触,熔融液态Li则会完全吸附在TiC/C三维多孔骨架层中的TiC/C骨架中,冷却凝固,得到高效锂金属复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种高效锂金属复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:1)将Ti6Al4V片清洗,之后干燥得到清洗后的Ti6Al4V片;2)在惰性气体保护下,将清洗后的Ti6Al4V片升温至600-1000℃后,在600-1000℃下与丙酮反应1-5小时后,制备得到TiC/C三维多孔骨架层;3)在充满惰性气体环境中,熔融Li金属,待Li金属在300-500℃下完全熔融后,将制得的TiC/C三维多孔骨架层与熔融Li接触,熔融液态Li则会完全吸附在TiC/C三维多孔骨架层中的TiC/C骨架中,冷却凝固,得到高效锂金属复合材料。2.根据权利要求1所述的高效锂金属复合材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述的Ti6Al4V片的厚度为0.1mm~1mm;所述的清洗包括:将Ti6Al4V片先在乙醇中超声清洗,然后用去离子水洗涤;所述的超声清洗的时间为10分钟~30分钟;所述的干燥采用在真空烘箱中干燥。3.根据权利要求1所述的高效锂金属复合材料的制备方法,其特征在于,步骤2)中,将清洗后的Ti6Al4V片1-3小时升温至600-1000℃。4.根据权利要求1所述的高效锂金属复合材料的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:夏新辉,刘苏福,邓盛珏,王秀丽,涂江平,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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