[发明专利]硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池及其制备方法

权利要求书

1.一种硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)合成硒酸混合溶液：

将2～5质量份的氯铂酸，80～100质量份的蒸馏水加入到烧杯中，搅拌均匀，将二氧化硒在水溶液中溶解，得到硒酸混合溶液，备用；

(2)制备硒化铜原位包覆泡沫铜集流体：

(2-1)将泡沫铜网进行纯化预处理，步骤如下：

(2-1-1)首先将泡沫铜网使用稀盐酸进行酸洗处理，采用质量百分比浓度为3～5％的稀盐酸，控制温度为20～30℃，酸洗时间为5～10min；

(2-1-2)然后用酒精辅以超声振动对泡沫铜网清洗2～3次，每次10～15min，以清洗其表面的氧化物及油污，再将泡沫铜网放入真空干燥箱中进行干燥，真空干燥温度为60～80℃，干燥时间为5～8h，得到纯化后的泡沫铜网；

(2-2)泡沫铜网加工：

再使用切片机将纯化后的泡沫铜网裁剪成为直径不小于12mm的圆片，用酒精在超声振动清洗至少10min后，得到圆片形式的泡沫铜网，备用；

(2-3)硒化铜原位包覆泡沫铜集流体制备：

采用液相硒化泡沫铜进行表面亲锂改性，将在所述步骤(2-2)加工的圆片形式的泡沫铜网放入在所述步骤(1)中制备的硒酸混合溶液中进行浸泡，取出后直接经真空干燥，得到圆形泡沫铜网，作为硒化铜原位包覆泡沫铜的集流体，备用；

(3)制备硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属电极：

在氩气气氛的手套箱中，将在所述步骤(2)中备用的泡沫铜网与相同直径的单质金属锂片叠在一起，金属锂片的纯度不低于99％，厚度不低于500μm，使用压片机施加10～30MPa的压力，直到泡沫铜网完全嵌入到金属锂片中，将泡沫铜网和金属锂片两者压合在一起，得到硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，备用；

(4)组装锂电池：

采用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，组装对称电池、半电池和全电池中的任意一种锂电池如下：

(4-1)组装对称电池：

对称电池其两边的电极片均为在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，对称电池其两边的电极片由在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极和金属锂片电极；

(4-2)组装半电池：

半电池的正极使用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，负极使用金属锂片电极；

(4-3)组装全电池：

全电池的正极使用钴酸锂电极或涂覆LiFePO4(LFP)的铝箔集流体复合电极，负极使用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极；

上述三种锂电池均在手套箱中组装成扣式电池，手套箱内为氩气气氛，水氧值均不高于0.1ppm；其中对称电池和全电池的电解液为1mol的LiPF₆溶于1L的EC:DEC混合溶液的电解液，所述EC:DEC混合溶液的电解液中EC和DEC的体积比为1:2，并含有质量百分比为10％的FEC添加剂；半电池使用的电解液为1mol的LiTFSI溶于1L的DOL:DME混合溶液的电解液，所述DOL:DME混合溶液的电解液中DOL和DME的体积比1:1，并含有质量百分比为2％的LiNO₃添加剂。

2.根据权利要求1所述硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，涂覆LiFePO4(LFP)的铝箔集流体复合电极的制备方法包括以下步骤：

a.将磷酸铁锂粉末、聚偏二氟乙烯(PVDF)和Super-P以8：1：1的重量比进行混合，制作成磷酸铁锂浆料，将搅拌均匀磷酸铁锂浆料使用涂布机涂覆在铝箔集流体表面上，涂覆磷酸铁锂浆料的平均覆载质量不低于7mg·cm^-2，使正极材料负载于铝箔集流体上；

b将装载了正极材料的铝箔集流体放在不高于80℃条件下的真空干燥箱中进行真空干燥至少12h，使正极材料与铝箔集流体结合在一起形成磷酸铁锂正极；

c.使用切片机，将磷酸铁锂正极裁制为直径不小于12mm的圆形电极片，从而得到涂覆LiFePO4(LFP)的铝箔集流体复合电极。