【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体涉及一种基于富含al2o3的sei保护膜的三维多孔lial合金的金属锂负极及其制备方法与应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、随着电子设备和电动交通工具对电池容量的要求日渐提高，现有的技术成熟并广泛应用的商业化锂离子电池已经无法满足容量要求。主要原因是锂离子电池中所采用的传统的石墨负极的理论比容量只有372ma h g-1，能量密度低，进而限制了锂离子电池的容量。为了满足各种设备对电池容量的要求，迫切需要更高比容量的锂负极材料。金属锂负极具有极高的容量密度(理论比容量为3860ma h g-1)和最低的相对电势(-3.040v vs.标准氢电极)，因而是未来锂电池负极材料的最佳备选。
3、然而，由于电荷及带电粒子分布及传输的不均匀性，会在表面生长出不均匀的枝晶，以及无限的体积变化、严重的副反应以及固体电解质界面(sei)不稳定等问题阻碍了金属锂负极的应用。现有技术中公开了多种解决锂枝晶的方法，包括：电解液改性、直接对金属锂负极进行表面改性以及利用三维结构材料作为集流体与金属锂复合形成负极等。但是电解液改性存在适用范围较窄且成本高的问题；直接对金属锂负极进行表面改性也存在适用范围较窄且成本高的问题，且制备工艺复杂；利用三维纳米材料作为集流体与金属锂复合形成负极的方法存在亲锂性较差、结构稳定性较差、循环稳定性较差的问题。而且这些方法都无法获得稳
技术实现思路
1、为了克服上述问题，本专利技术提供了一种基于富含al2o3的sei保护膜的三维多孔lial合金的金属锂负极及其制备方法与应用，本专利技术基于原位预处理技术，包括原位电化学脱合金和原位高电流预处理，设计合成了基于富含al2o3的sei保护膜的三维多孔lial合金，将其作为金属锂负极，可以提高电子/离子传输速率，抑制锂枝晶生长，维持电极的表面和体积稳定性，实现高稳定的安全长循环性能。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面，提供一种基于富含al2o3的sei保护膜的三维多孔lial合金的制备方法，包括：
4、(1)在惰性气体的氛围下，采用原位电化学脱合金法，对lial合金进行脱锂，获得三维多孔lial合金；
5、(2)在纯氧气的氛围下，对三维多孔lial合金进行原位高电流预处理法，获得基于富含al2o3的sei保护膜的三维多孔lial合金。
6、本专利技术的第二个方面，提供由上述制备方法制备的基于富含al2o3的sei保护膜的三维多孔lial合金。
7、本专利技术的第三个方面，提供上述基于富含al2o3的sei保护膜的三维多孔lial合金作为金属锂负极的应用。
8、本专利技术的第四个方面，提供一种金属锂负极，所述金属锂负极为上述基于富含al2o3的sei保护膜的三维多孔lial合金。
9、本专利技术的第五个方面，提供一种一次/二次电池，包括上述金属锂负极。
10、本专利技术的有益效果在于：
11、本专利技术首先通过原位电化学脱合金方法，构建了三维多孔lial合金，后通过原位高电流预处理方法，在三维多孔lial合金的表面以及孔穴中形成了富含al2o3的sei保护膜，最终构建了基于富含al2o3的sei保护膜的三维多孔lial合金，将其作为金属锂负极可以提升电池的循环寿命以及安全性。首先，三维多孔lial合金骨架结构为锂沉积/剥离提供稳定的框架，缓冲体积变化，保持阳极体积的稳定性。其次，lial合金具有极好的亲锂性，亲锂位点均匀分布在双连续骨架上，均匀局部电流密度，引导锂的有序沉积，抑制锂枝晶的生长。此外，富含al2o3的sei保护膜可以有效抑制金属锂与电解液之间的副反应，从而减少锂的损耗，提高循环可逆性。
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1.一种基于富含Al2O3的SEI保护膜的三维多孔LiAl合金的制备方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，原料LiAl合金中，铝的质量分数小于0.5％，优选为0.2％。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用原位电化学脱合金法，对LiAl合金进行脱锂的方法包括：
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，脱锂速率为0.4～0.6mA cm-2，脱锂容量为14～16mAh cm-2；优选的，脱锂速率为0.5mA cm-2，脱锂容量为15mAh cm-2；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，对三维多孔LiAl合金进行原位高电流预处理法的方法具体包括：
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，电解液包括溶剂和溶质，其溶剂为二氧戊烷(DOL)和二甲醚(DME)的混合溶液，两者的体积为1:0.9～1.1，优选为1:1；溶质为LiNO3和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)，溶质LiNO3的质量分数为1.5％～2.5％，优选为2％；溶
7.权利要求1～6任一项所述的制备方法制备的基于富含Al2O3的SEI保护膜的三维多孔LiAl合金。
8.权利要求7所述的基于富含Al2O3的SEI保护膜的三维多孔LiAl合金作为金属锂负极的应用。
9.一种金属锂负极，其特征在于，所述金属锂负极为权利要求7所述的基于富含Al2O3的SEI保护膜的三维多孔LiAl合金。
10.一种一次/二次电池，其特征在于，包括权利要求9所述的金属锂负极。
...【技术特征摘要】
1.一种基于富含al2o3的sei保护膜的三维多孔lial合金的制备方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，原料lial合金中，铝的质量分数小于0.5％，优选为0.2％。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用原位电化学脱合金法，对lial合金进行脱锂的方法包括：
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，脱锂速率为0.4～0.6ma cm-2，脱锂容量为14～16mah cm-2；优选的，脱锂速率为0.5ma cm-2，脱锂容量为15mah cm-2；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，对三维多孔lial合金进行原位高电流预处理法的方法具体包括：
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李东玮，刘德蓉，刘洪宁，张健，陶圆圆，姜晓萍，
申请(专利权)人：山东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：
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