[发明专利]一种锂电池用电沉积锂-碳-银复合负极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锂电池用电沉积锂‑碳‑银复合负极材料及其制备方法，该复合材料包括柔性碳纤维、金属锂和金属银，以柔性碳纤维为基底，在其表面设一层金属银薄膜，然后在金属银薄膜表面沉积一层金属锂。首先利用热蒸镀法将金属银蒸镀在碳纤维表面，之后通过电化学沉积的方法制备了金属锂‑碳‑金属银复合负极。与现有技术相比，本发明复合负极材料具有高库伦效率，高单位面积容量，高电化学稳定性等优点。

技术领域

本发明属于锂电池电极材料领域，尤其是涉及一种锂电池用电沉积锂-碳-银复合负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池对日常生活产生了深远的影响，商业化锂电池使用碳负极现已基本接近其理论容量(370mAh g-1)，难以满足便携电子设备、电动汽车和大规模能量存储等方面越来越高的应用要求。在可用作锂电池负极的材料中，金属锂具有极大的理论比容量(3860mAh g-1)和最低的电化学势(相对于标准氢电极为-3.04V)，是下一代高能锂电池如锂-硫和锂-空气电池负极材料的最佳选择。由于金属锂负极在循环前后有着巨大的体积变化，并且SEI膜存在不稳定的情况，会导致金属锂的使用性能产生明显的下降，所以使用金属锂复合电极是一种提高金属锂负极性能的有效手段。

现有技术中金属锂复合电极材料有采用碳与金属锂进行复合，如中国专利ZL201610250626.7公开了一种锂-碳复合材料由复数颗粒形成的聚集体，所述的颗粒包含碳颗粒，至少部分的碳颗粒表面附着有金属锂和/或所述聚集体中的至少部分孔隙内填充有金属锂。所述锂-碳复合材料不但可以直接作为负极材料直接使用也可以作为添加剂加入到不含锂元素的负极中，起到补偿锂的作用，并提高负极的首次库伦效率，减少有效锂的损失，并制得高能量密度的锂离子电池，但是该技术需要进行金属锂熔化，必须在惰性气体中进行，不适宜大规模制备。

如专利申请201910315106.3公开了一种金属锂负极材料及其制备方法和应用，通过将金属氟化物热压于金属锂上，利用金属氟化物与金属锂发生的置换反应，在金属锂表面形成均匀稳定的且具备优良电子电导、离子电导的保护层，能够阻止金属锂与电解液发生副反应，同时其表面高的离子迁移率及电子电导有利于锂离子的均匀沉积，有效抑制锂枝晶生成，延长电池寿命。该专利技术通过金属氟化物与金属锂进行复合得到复合材料，的确一定程度上提高了金属锂负极性能，但是，也需要进行金属锂熔化，必须在惰性气体中进行，不适宜大规模制备。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种锂电池用电沉积锂-碳-银复合负极材料及其制备方法，其具有高库伦效率，高单位面积容量，高电化学稳定性等特点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种锂电池用电沉积锂-碳-银复合负极材料，其特征在于，该复合材料包括柔性碳纤维、金属锂和金属银，以柔性碳纤维为基底，在其表面设一层金属银薄膜，然后在金属银薄膜表面沉积一层金属锂。

进一步地，所述的柔性碳纤维是由直径为100纳米～100微米的导电碳纤维组成碳纤维网络状的碳布或碳纸。优选的为直径为1～50微米的导电碳纤维。

进一步地，所述的金属银薄膜的厚度为1nm～1μm。优选的为厚度在5纳米至500纳米之间的金属银薄膜。

进一步地，所述的金属银薄膜是采用热蒸镀法将金属银单方向蒸镀在柔性碳纤维表面形成。

进一步地，所述的金属锂采用电沉积方式形成，金属锂的容量为1-5mAh cm^-2。

一种锂电池用电沉积锂-碳-银复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：利用热蒸镀法将金属银单方向蒸镀在柔性碳纤维，然后进行电沉积方法加入金属锂，制得锂-碳-银复合负极材料。

进一步地，所述的热蒸镀法为真空蒸镀或电子束蒸镀，优选的方法为真空热蒸镀。