【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源电池负极材料，特别涉及一种用于高倍率动力电池的锂基负极材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着新能源行业不断发展，动力电池技术也再不断提高。传统的铅酸电池、锰锌电池等因其有限的容量和庞大的质量体积等已经难以满足市场的需求，锂离子电池则成为目前主流的动力电池。负极材料是影响锂离子电池能量密度、循环寿命与倍率性能的重要因素。目前，锂离子电池的负极材料主要可以分为碳基和非碳基两类，其中碳基材料包括天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳；非碳基材料包括硅基材料（硅氧、硅碳、硅基合金）、钛酸锂、锡基材料等。相较于正极材料领域磷酸铁锂与三元材料分庭抗礼的局面，负极材料的技术路线相对单一。人造石墨常年占据锂电池负极材料市场的绝对主流地位，市场份额超80%。但石墨材料作为常见的负极材料，其理论容量仅为372mah/g、对锂离子的接纳能力较低、且与有机溶剂相容能力较差，从而易于和电解液发生反应而降低锂离子的脱嵌能力。为适应科技进步所带来的新的要求，锂离子电池尤其是电极材料急需新的突破。
2、金属锂拥有极高的理论比容量，达到3860mah/g，这是商业化石墨负极的10倍之多。这意味着如果金属锂能被有效用作负极材料，将能大幅提升锂离子电池的能量密度。然而，金属锂负极在长期循环使用时出现的体积膨胀、锂枝晶生长等问题，显然直接实用金属锂负极是不具备实用性的。为此科研人员开发了一些列锂基负极材料，例如锂合金负极材料、钛酸锂式复合负极材料、锂硅复合负极材料等。
3、高倍率电池在电动汽车、无人机、电动工具等领域具有广泛应用。这
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中提到的问题，本专利技术提供一种用于高倍率动力电池的锂基负极材料，采用氧化铝凝胶-泡沫金属为骨架并在骨架上沉积锂合金，实现了锂的均匀、极少膨胀、无枝晶沉积，应用于动力电池中保持高容量的同时，还能提高循环稳定性和倍率性能。
2、具体为：
3、一种用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其步骤包括：
4、步骤1、泡沫金属预处理，备用；
5、步骤2、将六水合氯化铝溶解在乙醇和水的混合溶剂中搅拌进行反应，待反应结束后获得氧化铝溶胶；
6、步骤3、将泡沫金属浸渍氧化铝溶胶，取出置于恒温干燥箱中升温进行凝胶化反应，重复浸渍、凝胶化反应若干次，随后进行超临界干燥可避免凝胶在干燥过程中收缩和开裂，再进行焙烧以去除残留的有机物、增强气凝胶的结晶度和机械强度，获得氧化铝凝胶-泡沫金属复合材料；
7、步骤4、将锂-铝合金熔融，再将步骤3获得的氧化铝凝胶-泡沫金属复合材料浸渍锂-铝合金熔融液态中，取出后冷却，经后处理获得锂基负极材料。
8、在实施上述实施例时，优选地，步骤1的泡沫金属预处理工序包括：使用乙醇对泡沫金属进行清洗去除表面油污和杂质，随后进行超声波清洗进一步清洁泡沫镍的微孔结构，干燥确保其表面无水分；
9、在实施上述实施例时，优选地，步骤1的泡沫金属选用泡沫镍。
10、在实施上述实施例时，优选地，步骤2中六水合氯化铝与乙醇、水的摩尔比为1:6～8:13～15。
11、在实施上述实施例时，优选地，步骤2的反应在40-50℃下进行，ph调节至3-4，反应时间2-5h。
12、在实施上述实施例时，优选地，步骤3中泡沫金属浸渍氧化铝溶胶时间为10-20min；恒温干燥箱升温至70-80℃，凝胶化反应时间为5-10h；重复浸渍、凝胶化反应2-3次。
13、在实施上述实施例时，优选地，步骤3中超临界干燥的介质采用超临界状态的二氧化碳；焙烧温度为700-800℃，焙烧时间为0.5-1h。
14、在实施上述实施例时，优选地，步骤4中氧化铝凝胶-泡沫金属复合材料浸渍锂-铝合金熔融液态的时间为2-3min。
15、在实施上述实施例时，优选地，步骤4中后处理工序包括清洗、干燥。
16、另一方面，本专利技术提供的一种用于高倍率动力电池的锂基负极材料，采用上述的制备方法制得。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益特点在于：
18、1、本专利技术的锂基负极材料，使用廉价易得的泡沫金属并在泡沫金属孔隙中构建氧化铝凝胶网络，构成多级骨架结构来作为锂合金沉积的骨架；泡沫金属内部的空尺寸较大，这导致大尺寸空隙内部仍然是一个原始的锂沉积剥离的环境，电池长期循环过程中在这些内部孔隙中依然会存在锂枝晶的缺陷，而且小尺寸的修饰颗粒可能会脱离剥落，为此本专利技术在泡沫金属结合氧化铝凝胶构架三维交联网络结构，氧化铝凝胶会填充泡沫金属内部大尺寸孔隙，利用两者的协同作用解决了上述缺陷。
19、2、本专利技术的锂基负极材料，以氧化铝凝胶-泡沫金属为骨架，利用两者的多孔结构为锂离子的传输提供通道，而且本身的高孔隙率，提供了大量有效的容锂空间，同时锂铝合金自身超高的锂离子扩散率可以快速传输积累的锂离子流量，既可以提升电池短时间内快速充放电的能力，又可以避免锂离子堆积产生尖端效应，进而减缓了锂枝晶的形成。
20、3、本专利技术的锂基负极材料，构建了锂合金结合特殊骨架的结构来降低锂成核势垒并提高锂离子传输速率，制备无枝晶、高倍率、长循环的锂基负极材料。
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1.一种用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其特征在于，其步骤包括：
2.根据权利要求1所述的用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1的泡沫金属预处理工序包括：使用乙醇对泡沫金属进行清洗，随后进行超声波清洗，干燥。
3.根据权利要求1所述的用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中六水合氯化铝与乙醇、水的摩尔比为1:6～8:13～15。
4.根据权利要求3所述的用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2的反应在40-50℃下进行，pH调节至3-4，反应时间2-5h。
5.根据权利要求1所述的用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其特征在于，步骤3中泡沫金属浸渍氧化铝溶胶时间为10-20min；恒温干燥箱升温至70-80℃，凝胶化反应时间为5-10h；重复浸渍、凝胶化反应2-3次。
6.根据权利要求1所述的用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其特征在于，步骤3中超临界干燥的介质采用超临界状态的二氧化碳；焙烧温度为700-800℃，焙烧时间
7.根据权利要求1所述的用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其特征在于，步骤4中氧化铝凝胶-泡沫金属复合材料浸渍锂-铝合金熔融液态的时间为2-3min。
8.根据权利要求1所述的用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其特征在于，步骤4中后处理工序包括清洗、干燥。
9.一种用于高倍率动力电池的锂基负极材料，其特征在于，采用权利要求1～8任意一项所述的制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其特征在于，其步骤包括：
2.根据权利要求1所述的用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1的泡沫金属预处理工序包括：使用乙醇对泡沫金属进行清洗，随后进行超声波清洗，干燥。
3.根据权利要求1所述的用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中六水合氯化铝与乙醇、水的摩尔比为1:6～8:13～15。
4.根据权利要求3所述的用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2的反应在40-50℃下进行，ph调节至3-4，反应时间2-5h。
5.根据权利要求1所述的用于高倍率动力电池的锂基负极材料的制备方法，其特征在于，步骤3中泡沫金属浸渍氧化铝溶胶时间为10-...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴彬彬，罗刚，申笑，肖志远，
申请(专利权)人：湖南镕锂新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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