[发明专利]一种用于一次/二次电池金属锂负极的三维集流体、金属锂负极以及一次/二次电池

权利要求书

1.一种一次/二次电池金属锂复合负极，其特征在于，由三维集流体和金属锂制备而成；

所述三维集流体为碳管纸；

所述三维集流体的厚度为5 ~ 6 µm，比表面积为100 ~ 150 m²/g，孔隙率为70 % ~ 95%，孔径分布2 nm ~ 1 µm，密度为0.26 ~ 0.7 g/cm³；

所述三维集流体在沉积金属锂后的厚度膨胀至67 µm。

2.根据权利要求1所述的金属锂负极，其特征在于，所述三维集流体的制备方法为化学气相沉积法、湿法纺丝法或静电纺丝法。

3.一种如权利要求1或2所述的金属锂负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在电解液中，以权利要求1所述的三维集流体为正极，金属锂为负极，通以电流，得到金属锂负极。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述电解液包括溶剂和电解质，所述溶剂选自1,3-二氧戊环和1,2-二甲氧基乙烷的混合物，所述电解质选自二(三氟甲基磺酰)亚胺锂。

5.一种一次/二次电池，其特征在于，包括权利要求1或2所述的金属锂负极。

6.一种一次/二次电池金属锂负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将三维集流体在强氧化剂中进行氧化处理后，浸渍于熔融的金属锂中，得到金属锂负极；

所述一次/二次电池金属锂复合负极由三维集流体和金属锂制备而成；

所述三维集流体为碳管纸；

所述三维集流体的厚度为5 ~ 20 µm，比表面积为100 ~ 150 m²/g，孔隙率为70 % ~ 95%，孔径分布2 nm ~ 1 µm，密度为0.26 ~ 0.7 g/cm³。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述强氧化剂选自稀硫酸与高锰酸钾的混合物、浓硫酸与浓硝酸的混合物、浓硫酸与高锰酸钾的混合物、浓硫酸与重铬酸钾的混合物，或者上述混合物中的两种或两种以上。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述稀硫酸的浓度为1 ~ 3 M，所述浓硫酸为质量百分数≥ 70 % 的浓硫酸，所述浓硝酸为质量百分数90% ~ 97.5 %的发烟硝酸；

所述强氧化剂为稀硫酸与高锰酸钾的混合物，所述稀硫酸与高锰酸钾的配比为10 mL稀硫酸加入0.5 ~ 5 g高锰酸钾，所述氧化处理的温度为60 ~ 90 ℃，所述氧化处理的时间为1~10小时；

或者，所述强氧化剂为浓硫酸与浓硝酸的混合物，所述浓硫酸与浓硝酸的体积比为1：（1 ~ 4），所述氧化处理的温度为50 ~ 70 ℃，所述氧化处理的时间为4 ~ 12小时；

或者，所述强氧化剂为浓硫酸与高锰酸钾的混合物，所述浓硫酸与高锰酸钾的体积质量比为100 mL：（0.1 ~ 3）g，所述氧化处理的温度为50 ~ 80 ℃，所述氧化处理的时间为1~ 4小时；

或者，所述强氧化剂为浓硫酸与重铬酸钾的混合物，所述浓硫酸与重铬酸钾的体积质量比为100 mL：（1 ~ 5）g，所述氧化处理的温度为80 ~ 100℃，所述氧化处理的时间为6 ~24小时。