[发明专利]一种类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体、锂金属负极及其制备和应用有效
| 申请号： | 201910799469.9 | 申请日： | 2019-08-28 |
| 公开（公告）号： | CN111816881B | 公开（公告）日： | 2021-11-26 |
| 发明（设计）人： | 洪波;赖延清;姜怀;高春晖;张治安;张凯;方静 | 申请（专利权）人： | 中南大学 |
| 主分类号： | H01M4/66 | 分类号： | H01M4/66;H01M4/80;H01M4/134;H01M4/1395;H01M10/052 |
| 代理公司： | 长沙市融智专利事务所(普通合伙) 43114 | 代理人： | 盛武生;魏娟 |
| 地址： | 410083 湖南*** | 国省代码： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 种类 红毛丹壳状 复合 流体 金属 负极 及其 制备 应用 | ||
1.一种类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：包括3D多孔金属M集流体，以及复合在3D多孔金属M集流体骨架表面的亲锂层；所述的亲锂层包括复合在集流体骨架表面的金属M磷化物的基底层，以及原位生长在基底层表面的若干金属M的磷化物纳米线；
金属M为铜、镍、钛、钴、铁、锰、铬、锡中的至少一种；
所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体通过以下步骤制备：
将3D金属M集流体在HF水溶液中进行水热反应，反应后经洗涤、烘干后再与磷源在含氢载气中进行磷化处理，即得；
所述的HF水溶液浓度0.3wt.% ~1wt.%；
磷化过程中，所述的磷化处理的温度为250~600℃；升温速率为1℃/min~2℃/min；含氢载气的通气速率为160ml/min~300ml/min。
2.如权利要求1所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：所述的3D多孔金属M集流体的厚度为10~500μm。
3.如权利要求1所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：所述的3D多孔金属M集流体的厚度为15~300μm。
4.如权利要求1所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：所述的3D多孔金属M集流体的厚度为40~160μm。
5.如权利要求1所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：所述的3D多孔金属M集流体的孔隙率为15~90%。
6.如权利要求1所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：所述的3D多孔金属M集流体的孔隙率为40~75%。
7.如权利要求1所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：所述的3D多孔金属M集流体的孔隙率为40~60%。
8.如权利要求1所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：所述的3D多孔金属M集流体的孔间距为0.5~400μm。
9.如权利要求1所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：所述的3D多孔金属M集流体的孔间距为2~300μm。
10.如权利要求1所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：所述的3D多孔金属M集流体的孔间距为70~150μm。
11.如权利要求1所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：所述基底层厚度为100nm~10μm。
12.如权利要求1所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：所述基底层厚度为500nm~6μm。
13.如权利要求1所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：纳米线顶部收窄，且其平均直径为50~500nm，平均长度为100~8000nm。
14.如权利要求1所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体，其特征在于：纳米线的平均直径为80~300nm；平均长度为100~6000nm。
15.一种权利要求1~14任意一项所述的类红毛丹壳状3D亲锂复合集流体的制备方法，其特征在于：将3D金属M集流体在HF水溶液中进行水热反应，反应后经洗涤、烘干后再与磷源在含氢载气中进行磷化处理，即得；
所述的HF水溶液浓度0.3wt.% ~1wt.%；
磷化过程中，所述的磷化处理的温度为250~600℃；升温速率为1℃/min~2℃/min；含氢载气的通气速率为160ml/min~300ml/min。
16.如权利要求15所述的制备方法，其特征在于：所述的水热反应温度为100~200℃。
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