1.一种兼具导电和亲锂性梯度的中空多孔金属负极集流体,其特征在于,包括金属层和位于所述金属层上下表层的金属钝化层;
所述金属层的厚度为50~1000μm,所述金属钝化层的厚度为10~50μm;
所述中空多孔金属负极集流体具有三维多孔结构,所述三维多孔结构的孔容为0.1~3
3cm/g,孔径为0.2~10μm,孔隙率为65%~90%;
所述金属层由中空结构的铜壳层和内部残余的镍组成;
所述金属钝化层由氧化铝粒子组成;
所述的兼具导电和亲锂性梯度的中空多孔金属负极集流体的制备方法,包括以下步骤:第一步:将铁置于还原气氛中,将温度控制在800~1000℃,保温2~4小时,然后置于同样气氛中,在200~300℃的温度下退火2~4小时,得到三维多孔的铁金属;
第二步:将所述三维多孔的铁金属在镀镍液中浸泡10分钟,在所述三维多孔的铁金属上制备一层均匀的镍保护层;
第三步:通过电沉积的方式在第二步制得的产品表面得到均匀的铜金属层;
第四步:将第三步制得的产品置于硫酸中刻蚀;
第五步:漂洗、干燥第四步制得的产品,得到中空多孔的铜金属层;
第六步:将第五步制得的产品通过磁控溅射的方式,于上下表面沉积一层均匀的氧化铝层。
2.根据权利要求1所述的兼具导电和亲锂性梯度的中空多孔金属负极集流体,其特征在于,所述铜壳层由铜微米粒子组成,所述铜微米粒子的平均直径为1~10μm;
所述氧化铝粒子由氧化铝纳米粒子组成,所述氧化铝纳米粒子的平均直径为1~10nm。
3.一种权利要求1~2任一项所述的兼具导电和亲锂性梯度的中空多孔金属负极集流体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:第一步:将铁置于还原气氛中,将温度控制在800~1000℃,保温2~4小时,然后置于同样气氛中,在200~300℃的温度下退火2~4小时,得到三维多孔的铁金属;
第二步:将所述三维多孔的铁金属在镀镍液中浸泡10分钟,在所述三维多孔的铁金属上制备一层均匀的镍保护层;
第三步:通过电沉积的方式在第二步制得的产品表面得到均匀的铜金属层;
第四步:将第三步制得的产品置于硫酸中刻蚀;
第五步:漂洗、干燥第四步制得的产品,得到中空多孔的铜金属层;
第六步:将第五步制得的产品通过磁控溅射的方式,于上下表面沉积一层均匀的氧化铝层。
4.根据权利要求3所述的兼具导电和亲锂性梯度的中空多孔金属负极集流体的制备方法,其特征在于,第一步中,所述还原气氛为氢氩混合气。
5.根据权利要求3所述的兼具导电和亲锂性梯度的中空多孔金属负极集流体的制备方法,其特征在于,第二步中,所述镀镍液为:NiSO4·7H2O:20g/L,NaH2PO2·H2O:30g/L,Na3C6H5O7·2H2O:10g/L,NH4Cl:30g/L;pH值:8.5~9.5。
6.根据权利要求3所述的兼具导电和亲锂性梯度的中空多孔金属负极集流体的制备方法,其特征在于,第三步中,采用脉冲阴极电流技术进行电沉积,所述脉冲阴极电流技术的‑2电流密度为‑2~‑30mA cm ,电沉积时间为5~10分钟。
7.根据权利要求3所述的兼具导电和亲锂性梯度的中空多孔金属负极集流体的制备方法,其特征在于,第六步中,所述磁控溅射采用射频溅射,参数设置为:溅射气压20~100Pa,溅射功率100~200W,溅射时间2~3小时。
8.权利要求1所述的兼具导电和亲锂性梯度的中空多孔金属负极集流体在制备金属负极中的应用,其特征在于,所述金属负极包括锂金属负极、钠金属负极、钾金属负极、镁金属负极、钙金属负极、锌金属负极、铜金属负极、锡金属负极或铝金属负极。