【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池，尤其涉及一种铜箔上原位生长mofs纳米阵列复合材料及制备方法和应用。
技术介绍
1、锂金属负极由于其具有超高的理论比容量(3860mah/g)以及最低的氧化还原电位(-3.04v)，被视为是锂二次电池负极材料中的“圣杯”。
2、然而，锂金属负极在沉积过程中易形成不规则锂枝晶，产生的锂枝晶一方面很容易脱落而形成“死锂”，降低电池库伦效率的同时加剧了副反应的发生；另一方面极易刺穿隔膜而引起内部短路，存在重大的安全隐患，因此极大地阻碍了锂金属电池的实际应用。
3、为此，国内外研究学者做了一些工作来解决这一问题。例如，通过对锂金属负极进行表面修饰改性，抑制锂枝晶的形成，延长锂金属电池循环寿命，并提升其安全性能。但是在进行表面修饰改性的过程中需要大量的粘结剂，粘结剂在锂金属电池充放电过程中会分解，带来一些副反应，影响锂金属电池的电化学性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种铜箔上原位生长mofs纳米阵列复合材料及制备方法和应用，该制备方法使得铜箔表面的铜离子与金属有机骨架化合物(metal-organic frameworks，mofs)配位，使得mofs原位生长在铜箔的铜面，这样形成的复合材料可以提升锂金属电池的循环稳定性。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种铜箔上原位生长mofs纳米阵列复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
3、将干净的铜箔浸入盐酸中以除去铜箔表面
4、将锆盐、苯甲酸和四羧基苯基卟啉tcpp加入到n，n-二甲基甲酰胺中进行搅拌，得到金属有机骨架化合物mofs前驱体溶液；
5、将所述待复合铜箔浸入所述mofs前驱体溶液中，并进行热处理，以使所述待复合铜箔的表面的铜离子与mofs前驱体溶液中的羧基进行配位，之后经洗涤、活化处理以及第二次干燥处理，得到铜箔上原位生长金属有机骨架化合物mofs纳米阵列复合材料。
6、优选的，所述锆盐、苯甲酸和tcpp的摩尔比为(4-5):(13-18):1。
7、优选的，所述锆盐包括氯化锆、六水合二氯化锆、硝酸锆中的一种或多种。
8、优选的，所述盐酸的摩尔浓度为2mo l/l-5mo l/l。
9、优选的，所述第一次干燥处理具体在真空干燥箱中进行，温度为60℃-80℃，时间为2小时-5小时。
10、优选的，所述热处理具体在鼓风干燥箱中进行，温度为110℃-130℃，时间为12小时-16小时。
11、优选的，所述第二次干燥处理具体在真空干燥箱中进行，温度为75℃-95℃，时间为12小时-24小时。
12、第二方面，本专利技术提供了一种铜箔上原位生长mofs纳米阵列复合材料，所述铜箔上原位生长mofs纳米阵列复合材料由上述第一方面任一所述的制备方法制备而成。
13、第三方面，本专利技术提供了一种负极极片，所述负极极片为第二方面所述的铜箔上原位生长mofs纳米阵列复合材料。
14、第四方面，本专利技术提供了一种锂金属电池，所述锂金属电池包括第三方面所述的负极极片。
15、本专利技术实施例提供的铜箔上原位生长mofs纳米阵列复合材料的制备方法，在铜箔表面的铜离子与mofs配位，使mofs原位生长在铜箔的铜面。原位构筑的mofs金属节点为锆，具有良好的化学稳定性；配体分子为tcpp，配体中心可以由氮锚定过渡金属m，m-n4结构具有良好的亲锂性，可以有效诱导金属锂形核，从而抑制了锂枝晶的形成，提高了锂金属电池的库伦效率，并降低了锂金属电池的短路发生率，延长了锂金属电池循环寿命，提升了安全性能。并且，本专利技术的mofs具有一维的孔道，其纳米阵列结晶度高，具有高的比表面积和大的孔道，可以增加电极与锂的接触面积，提高锂沉积的效率，使得金属锂能够均匀沉积，从而获得电化学性能优异的金属锂负极。优异的亲锂性显著降低了锂金属负极的界面阻抗，并激活了负极界面传质动力学，从而极大提升了锂金属电池的循环稳定性。
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1.一种铜箔上原位生长MOFs纳米阵列复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锆盐、苯甲酸和TCPP的摩尔比为(4-5):(13-18):1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锆盐包括氯化锆、六水合二氯化锆、硝酸锆中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述盐酸的摩尔浓度为2mol/L-5mol/L。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一次干燥处理具体在真空干燥箱中进行，温度为60℃-80℃，时间为2小时-5小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理具体在鼓风干燥箱中进行，温度为110℃-130℃，时间为12小时-16小时。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二次干燥处理具体在真空干燥箱中进行，温度为75℃-95℃，时间为12小时-24小时。
8.一种铜箔上原位生长MOFs纳米阵列复合材料，其特征在于，所述铜箔上原位生长MOFs纳米阵列复
9.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片为权利要求8所述的铜箔上原位生长MOFs纳米阵列复合材料。
10.一种锂金属电池，其特征在于，所述锂金属电池包括权利要求9所述的负极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种铜箔上原位生长mofs纳米阵列复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锆盐、苯甲酸和tcpp的摩尔比为(4-5):(13-18):1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锆盐包括氯化锆、六水合二氯化锆、硝酸锆中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述盐酸的摩尔浓度为2mol/l-5mol/l。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一次干燥处理具体在真空干燥箱中进行，温度为60℃-80℃，时间为2小时-5小时。
6.根据权利要求1所述的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢旭岚，曹文卓，闫昭，李婷，
申请(专利权)人：湖州南木纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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