[发明专利]一种亲锂杂原子和金属氧化物共掺杂的三维纤维框架锂电池负极及制备

权利要求书

1.一种亲锂杂原子和金属氧化物共掺杂的三维纤维框架锂电池负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在明胶溶液中二水合醋酸锌和一水合氢氧化锂原位反应合成氢氧化锌，形成分散均匀的悬浊液；

(2)利用静电纺丝技术将上述悬浊液纺在铜箔表面，形成静电纺丝纤维膜，之后在室温下静置令溶剂挥发完，形成带有明胶纺丝膜的铜箔；

(3)将带有明胶纺丝膜的铜箔在180℃下加热，使得氢氧化锌转化为氧化锌；

(4)将修饰过的铜箔与金属锂片组装成纽扣电池，静置10小时后，利用电化学沉积方法使得金属锂沉积在修饰过的铜箔上；

(5)将纽扣电池拆解并取出铜箔即得到所需金属锂负极。

2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)明胶溶液质量浓度为8-15wt％。

3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，明胶溶液的溶剂由水和三氟乙醇在质量比为1：1的条件下组成。

4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，二水合醋酸锌和一水合氢氧化锂的摩尔比1：2；使得最终Zn(OH)₂的浓度为0.1wt％-1wt％。

5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中利用静电纺丝技术制得包含有氢氧化锌的明胶纤维膜，膜厚度为0.01-0.05mm，并使其附着在铜箔表面。

6.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，膜厚度为0.02mm。

7.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中反应得到的氢氧化锌在经过步骤(3)加热脱水得到氧化锌后，氧化锌/(氧化锌+明胶)的质量比＝1.25％。

8.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中带有明胶静电纺丝膜的铜箔在充满氮气的管式炉中加热；步骤(3)中加热过程的温度区间为室温至180℃，升温速率为2℃/min，在180℃下的保温时间为5小时，保温后自然降温至50℃。

9.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所使用的电池电解液为普通商业化锂电池电解液，其中电解液溶剂为DOL/DME体积比＝1:1，包含溶质1M LiPF₆和0.4M LiNO₃。

10.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中电化学沉积步骤为在电流密度为0.2mA/cm²条件下沉积15-30小时。

11.按照权利要求1-10任一项所述的方法制备得到的亲锂杂原子和金属氧化物共掺杂的三维纤维框架锂电池负极。