[发明专利]一种金属锂复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种金属锂复合材料的制备方法，包括：S1)将亲锂性氧化物与纯锂进行加热混合，冷却后辊压，得到金属锂改性箔材；将三维导电材料用含有金属盐的有机溶液进行浸泡处理，得到处理后的三维导电材料；S2)将所述金属锂改性箔材与所述处理后的三维导电材料机械复合后，在保护气氛中进行热处理，得到金属锂复合材料。与现有技术相比，本发明预先在纯锂中混入可改善金属锂负极循环的亲锂材料，制备的金属锂复合材料可直接作为锂电池负极，提高金属锂的使用效率，提供结构支撑，防止金属锂在循环过程中粉化，提高电池的循环性能，还可降低界面锂离子传输阻抗，有效减少电池极化。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种金属复合材料及其制备方法。

背景技术

由于消费电子领域、储能领域和新能源汽车领域对于锂离子电池的能量密度提出越来越高的要求，我国以及世界各国均提出了锂离子电池能量密度的提升计划，具有高能量密度、高安全性能的锂离子电池的开发需求紧迫。

目前，由于具有极高的理论比容量(3860mAh/g)、低的电极电位(-3.04vs.SHE(标准氢电位))以及相对低的密度(0.53g/cm³)，金属锂被业内认为是高能量密度电池的最终解决方案。

然而在循环过程中，金属锂负极易与电解液反应，同时锂的沉积不均匀等原因容易造成锂金属负极的粉化，导致锂金属负极库伦效率低。

同时，由于锂金属很活泼，加工难度大，生产可控面容量的锂复合电极的难度较大。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种预先处理金属锂提升其循环性能，并实现可控面载量的金属锂复合材料及其制备方法，该方法制备的金属锂复合材料具有较高的比容量和循环稳定性。

本发明提供了一种金属锂复合材料的制备方法，包括：

S1)将亲锂性氧化物与纯锂进行加热混合，冷却后辊压，得到金属锂改性箔材；

将三维导电材料用含有金属盐的有机溶液进行浸泡处理，得到处理后的三维导电材料；所述金属盐选自铝盐、锡盐、锑盐、锌盐与镁盐中的一种或多种；

S2)将所述金属锂改性箔材与所述处理后的三维导电材料机械复合后，在保护气氛中进行热处理，得到金属锂复合材料。

优选的，所述步骤S1)中的亲锂性氧化物选自氧化锡、氧化铝、氧化硅、氧化锗、氧化锌与三氧化二锑的一种或多种；亲锂性氧化物与纯锂的质量比为(0.1～2)：1；加热混合的温度为200℃～350℃；加热混合的时间为5～100min。

优选的，所述步骤S1)中三维导电材料选自三维导电碳布、碳网、镍网、铜网、泡沫镍或者泡沫；三维导电材料的孔隙率为5％～95％；所述三维导电材料的厚度为20μm～10mm。

优选的，所述步骤S1)中的金属盐选自铝的氯化盐、锡的氯化盐、锑的氯化盐、锌的氯化盐、镁的氯化盐、铝的硝酸盐、锡的硝酸盐、锑的硝酸盐、锌的硝酸盐与镁的硝酸盐中的一种或多种；含有金属盐的有机溶液选自金属盐的乙醇溶液、金属盐的丙酮溶液与金属盐的四氢呋喃溶液中的一种或多种。

优选的，所述含有金属盐的有机溶液中金属盐的浓度为0.01～10mol/L；金属盐与三维导电材料的质量比为(0.01～10)：1。

优选的，所述步骤S1)中浸泡处理的时间为3min～3h；所述步骤S2)中热处理的温度为180℃～400℃；所述热处理的时间为1～60min。

优选的，所述步骤S1)中三维导电材料用含有金属盐的有机溶剂进行浸泡处理后，还进行热处理，得到热处理后的三维导电材料；所述热处理的温度为200℃～500℃；所述热处理的时间为5～100min。