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专利号: 2022102925675
申请人: 成都工业学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种复合锂金属负极,其特征在于:包括锂离子绝缘层、电子传输通道和锂离子传输通道,所述锂离子绝缘层由锂离子传‑4 ‑1

导率≦1×10  m S cm 的无机物或有机物组成,所述锂离子传输通道由锂离子传导率≧1 ‑1 ‑2 2 ‑1

mS cm 聚合物、熵弹性模量为1 200 N cm 的聚合物、锂离子传导率≧1 ×10 mS cm 的~

氧化物和硫化物中的一种或多种组成,所述电子传输通道由金属微米孔阵列的骨架组成,所述锂离子绝缘层覆盖在所述金属微米孔阵列的表面,所述锂离子传输通道将金属微米孔进行填充,使所述锂离子传输通道与所述电子传输通道接触。

2.如权利要求1所述的一种复合锂金属负极,其特征在于:‑1

所述锂离子传输通道的锂离子传导率≧1 mS cm ;所述锂离子传输通道的厚度为1~

100 µm。

3.如权利要求1所述的一种复合锂金属负极,其特征在于:‑4 ‑1

所述锂离子绝缘层的锂离子传导率≦1×10  m S cm ;所述锂离子绝缘层由高结晶度的聚合物组成,所述高结晶度为结晶度≧50%,所述锂离子绝缘层的厚度为0.5 50 µm。

~

4.如权利要求1所述的一种复合锂金属负极,其特征在于:

8 ‑1

所述电子传输通道由电导率≧1×10 mS cm 的金属组成;所述电子传输通道由银微米孔阵列骨架组成,所述电子传输通道的厚度为1 100 µm。

~

5.如权利要求1所述的一种复合锂金属负极,其特征在于:所述锂离子传输通道的体积在电池充电的过程中变小,在电池放电的过程中变大。

6.一种复合锂金属负极的应用,所述复合锂金属负极为权利要求1所述的一种复合锂金属负极,其特征在于:

所述复合锂金属负极应用于锂金属固态电池和锂金属液态电池。

7.一种复合锂金属负极制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将结晶度≧50%的聚合物加入到有机溶剂中,在常温下磁力搅拌≧6小时,使聚合物充分溶入有机溶剂中,得到含有结晶度≧50%的聚合物的有机溶剂;有机溶剂为四氢呋喃 、N‑甲基吡咯烷酮和N,N‑二甲基甲酰胺的一种或多种;

(2)在水含量≤0.01ppm,氧含量≤0.01ppm的条件下,将步骤(1)得到的含有结晶度≧

50%的聚合物的有机溶剂均匀的涂抹到金属片表面,然后将其在真空干燥箱中,在60℃条件下干燥≧12个小时,随着有机溶剂的挥发,得到覆盖有结晶度≧50%的聚合物的金属片;

(3)用激光将步骤(2)得到的覆盖有结晶度≧50%的聚合物的金属片进行打孔,形成聚合物‑金属片复合微米孔阵列,其中金属片微米孔阵列的骨架作为电子传输通道,结晶度≧

50%的聚合物作为锂离子绝缘层,所述激光波长在100 10000 nm,所述激光由激光器发出;

~

‑1 ‑2

(4)将锂离子传导率≧1 mS cm 和熵弹性模量为1 200 N cm 的聚合物加入到有机溶~

剂中,在常温下磁力搅拌≧6小时,使聚合物充分溶入有机溶剂中,得到含有锂离子传导率‑1 ‑2

≧1 mS cm 和熵弹性模量为1 200 N cm 的聚合物的有机溶剂;

~

‑1

(5)将无机固体电解质加入步骤(4)得到的含有锂离子传导率≧1 mS cm 和熵弹性模‑2

量为1 200 N cm 的聚合物的有机溶剂中,在水含量≤0.01ppm,氧含量≤0.01ppm的条件~

‑1

下,在常温下搅拌≧2小时,得到含有无机固体电解质和锂离子传导率≧1 mS cm 和熵弹性‑2

模量为1 200 N cm 的聚合物的有机溶剂,然后将其涂抹到步骤(3)得到的聚合物‑金属片~

复合微米孔阵列表面,液态的无机固体电解质和聚合物的有机溶剂将填充到银微米孔中,然后将银微米孔阵列在真空干燥箱中,在60℃条件下干燥≧8小时,将有机溶剂挥发完,得到不含锂的复合锂金属负极材料;

(6)将步骤(5)得到的不含锂的复合锂金属负极材料,与金属锂组成成半电池,然后向‑2

不含锂的复合锂金属负极材料电化学镀锂,面容量在10  100 mA h cm ,得到含有金属锂~

的复合锂金属负极材料。