[发明专利]一种锂金属二次电池负极及其制备方法

权利要求书

1.一种锂金属二次电池负极，其特征在于，包括石墨烯泡沫和复合在所述石墨烯泡沫中的金属锂。

2.根据权利要求1所述的锂金属二次电池负极，其特征在于，所述石墨烯泡沫与所述金属锂的质量比为1：(30～60)；

所述石墨烯泡沫的比表面积为60～150m²/g；

所述石墨烯泡沫的孔径为2～5μm。

3.根据权利要求1所述的锂金属二次电池负极，其特征在于，所述石墨烯包括单层石墨烯、多层石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯或改性石墨烯；

所述石墨烯泡沫为具有多孔结构的三维材料；

所述锂金属二次电池负极以石墨烯泡沫为骨架，所述金属锂填充在所述石墨烯泡沫中。

4.一种锂金属二次电池负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将氧化石墨烯水溶液经水热法还原后，得到石墨烯水凝胶，再经过冷冻干燥后，得到石墨烯泡沫；

2)将上述步骤得到的石墨烯泡沫与液态金属锂混合后，得到锂金属二次电池负极。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述水热法还原的温度为160～220℃；

所述水热法还原的时间为8～16h；

所述氧化石墨烯水溶液占所述水热法还原用反应器皿的容积比为60％～85％。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述液态金属锂由以下方法制备：

在保护性气氛下，将固态金属锂加热后，得到液态金属锂；

所述加热的温度为大于等于180℃；

所述加热时的含水量小于等于0.1ppm；

所述加热时的含氧量小于等于0.1ppm。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯水溶液由氧化石墨烯粉末与水经超声分散后得到；

所述氧化石墨烯水溶液的浓度为2～8mg/mL；

所述超声的时间为大于等于2h；

所述氧化石墨烯粉末由石墨经改性Hummers法制备得到。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：

将上述步骤得到的石墨烯泡沫与液态的金属锂进行接触，或浸于液态的金属锂中，直到金属锂均匀的熔融于石墨烯泡沫中，然后自然冷却后，得到锂金属二次电池负极。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合后还包括后处理步骤；

所述后处理步骤包括切片和/或辊压中的一种或多种；

所述切片的厚度大于等于100μm；

所述辊压的厚度大于等于50μm。

10.一种锂金属二次电池，其特征在于，包括权利要求1～3任意一项所述的锂金属二次电池负极或权利要求4～9任意一项所制备的锂金属二次电池负极。