[发明专利]一种锂二次电池用负极及其制备方法及其锂二次电池

权利要求书

1.一种锂二次电池用负极，其特征在于：所述的锂二次电池用负极由凸起阵列电极骨架、纳米级合金骨架和活性金属锂构成，所述的凸起阵列电极骨架的材料为Cu、Al、Sn、Fe、Co、Ni、Zn、In中的任意一种，所述的纳米级合金骨架包括锂元素和非锂元素，所述的非锂元素材料包含Sn、Si、Cu、In、Al、Mg、Ge、Zn、Ni中至少一种，所述的活性金属锂填充在纳米级合金骨架的孔隙内，并与纳米级合金骨架充分接触组成富锂合金，所述的富锂合金沉积在所述的凸起阵列电极骨架的孔隙内；

所述富锂合金中非锂成分为梯度分布，非锂成分在电极表面富集，浓度梯度达到最大；所述凸起阵列电极骨架由模板法制备，凸起阵列电极骨架中多孔模板的制备采用厚度为20μm的聚碳酸酯膜，通过核裂变碎片轰击使其出现损伤痕迹，再用化学腐蚀使痕迹腐蚀成孔洞，制备出多孔模板。

2.根据权利要求1所述的一种锂二次电池用负极，其特征在于：所述的凸起阵列电极骨架中的凸起阵列的截面形状为圆形、多边形、五角星、扇形中的任意一种，所述的凸起阵列的截面直径为0.1μm～5μm，凸起阵列的截面高度为1μm～50μm。

3.根据权利要求1所述的一种锂二次电池用负极，其特征在于：所述的富锂合金中非锂元素的含量占富锂合金总量的10％～30％。

4.一种权利要求1-3之一所述的锂二次电池用负极的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤a、模板法制备凸起阵列电极骨架；

步骤b、真空蒸镀或磁控溅射制备纳米级合金骨架、填充活性金属锂。

5.根据权利要求4所述的锂二次电池用负极的制备方法，其特征在于：步骤a中凸起阵列电极骨架中多孔模版的制备采用厚度为20μm的聚碳酸酯膜，通过核裂变碎片轰击使其出现损伤痕迹，再用化学腐蚀使痕迹腐蚀成孔洞，制备出多孔模版。

6.根据权利要求4所述的锂二次电池用负极的制备方法，其特征在于：步骤b中真空蒸镀采用多坩埚方式制备，以纯锂和非锂元素颗粒分别作为蒸发源，基片为凸起阵列电极骨架，真空室的真空度≥2×10^-2Pa，真空蒸镀用电源的输出功率为50～150W，蒸发源坩埚中加入的非锂元素的含量为10％～50％，真空热蒸镀的时间为15～30min，真空蒸镀室中基片距蒸发源坩埚的距离为5～15cm。

7.根据权利要求4所述的锂二次电池用负极的制备方法，其特征在于：步骤b中磁控溅射采用多靶材方式制备，真空溅射舱内真空度≥5×10^-3Pa，磁控溅射仪电源输出功率为15～30W，溅射过程中的氩气气体流量为15～25L/min，真空溅射时间为20～60min。

8.一种锂二次电池，其特征在于：所述的锂二次电池包括壳体以及置于壳体内的锂二次电池用负极、正极、有机电解质以及隔离膜，所述的锂二次电池用负极为权利要求1-3之一所述的负极或者权利要求4-7之一所述的制备方法制备的负极。