[发明专利]一种复合负极及其制备方法和在金属二次电池中的应用

权利要求书

1.一种复合负极，其特征在于，所述复合负极包括自支撑碳纤维膜和负载于自支撑碳纤维膜上的活性金属；

其中，所述自支撑碳纤维膜包括内延生长碳纳米管芯层和管状结构中空碳纤维壳层，所述芯层中含有双金属卤化物；所述双金属卤化物的含量为10～50％；

所述活性金属为锂、钠、钾、锌中的至少一种。

2.如权利要求1所述复合负极，其特征在于，所述自支撑碳纤维膜的芯层中，双金属卤化物的含量为20～25％。

3.一种权利要求1或2所述复合负极中的自支撑碳纤维膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将聚合物A溶解于有机溶剂中，得到芯溶液；

S2.将两种过渡金属盐溶液溶解于有机溶剂中，再加入聚合物B溶解均匀，得到壳溶液；其中，所述两种过渡金属盐携带不同的金属，且两种过渡金属盐的摩尔比为(1～4):1；所述聚合物B的数均分子量大于S1中聚合物A的数均分子量；

S3.将S1中的芯溶液和S2中的壳溶液进行同轴静电纺丝，得到芯-壳纳米纤维，将芯-壳纳米纤维进行预氧化、碳化处理，得到具有内延生长碳纳米管芯层和管状中空碳纤维壳层的材料；

S4.将S3中得到的材料进行退火处理，再转移至卤化铵溶液中进行热处理，得到自支撑碳纤维膜；其中，所述退火温度为250～500℃，热处理温度为80～200℃。

4.如权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述S1中聚合物A在有机溶剂中的质量百分比为45～55％。

5.如权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述S2中聚合物B在有机溶剂中的质量百分比为30～40％。

6.如权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述S2中两种过渡金属盐在溶剂中的质量百分比为2～30％。

7.如权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述S4中卤化铵溶液的溶剂为水和/或甲醇。

8.如权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述卤化铵与溶剂的质量百分比为20～60％。

9.一种权利要求1或2所述复合负极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将活性金属在手套箱内(含氧量＜0.01ppm)加热至熔融态，然后与自支撑碳纤维膜充分接触并润湿，冷却后得到用于金属二次电池的复合负极。

10.一种权利要求1或2所述复合负极在金属二次电池中的应用。