钝化的金属锂-碳骨架复合材料、其制备方法与应用与流程

文档序号:12066300阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种钝化的金属锂-骨架碳复合材料,其特征在于包括:

金属锂-骨架碳复合材料,包括多孔碳材料载体和至少分布于所述多孔碳材料载体的孔隙中的金属锂;

钝化层,至少用以阻挡所述金属锂-骨架碳复合材料中的所述金属锂与外界直接接触。

2.根据权利要求1所述的钝化的金属锂-骨架碳复合材料,其特征在于所述钝化层分布于所述金属锂-骨架碳复合材料表面。

3.根据权利要求1所述的钝化的金属锂-骨架碳复合材料,其特征在于所述多孔碳材料载体的材料包括碳纳米管、多孔碳、炭黑、石墨烯、碳纤维、碳化物衍生物、炭气凝胶中的任意一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的钝化的金属锂-骨架碳复合材料,其特征在于所述多孔碳材料载体至少具有微小颗粒状实体聚集结构、球形聚集结构、类球形聚集结构和面包圈形聚集结构中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的钝化的金属锂-骨架碳复合材料,其特征在于:

所述多孔碳材料载体所含孔洞的平均孔径为10~100nm;

和/或,所述多孔碳材料载体的平均粒径为1~15μm;

和/或,所述多孔碳材料载体的电导率为1*10-3~10S·cm-1

和/或,所述多孔碳材料载体的比表面积为100~1500m2/g;

和/或,所述多孔碳材料载体可承受的压力最高为20MPa;

和/或,所述金属锂在金属锂-骨架碳复合材料中的担载量为10~50wt%。

6.一种钝化的金属锂-骨架碳复合材料的制备方法,其特征在于包括:

提供金属锂-骨架碳复合材料,包括多孔碳材料载体和至少分布于所述多孔碳材料载体的孔隙中的金属锂;

将所述金属锂-碳骨架复合材料置于钝化剂溶液中,并至少使钝化剂与所述金属锂表面反应,从而至少在所述金属锂表面形成钝化膜。

7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述钝化剂溶液中的溶剂选自能够溶解所述钝化剂但与金属锂不发生反应的有机溶剂;和/或,所述钝化剂选自能够溶于有机溶剂且可与金属锂发生反应的物质。

8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述有机溶剂包括正己烷、四氢呋 喃、环己烷、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种以上的组合;和/或,所述钝化剂包括单质硫,含-SH、-OH、-COOH中的至少一种基团的物质,氟化物,氢氧化物,碳酸盐中的任意一种或两种以上的组合。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的制备方法,其特征在于所述钝化剂选自单质硫,硫醇,酚醛树脂中的至少一种。

10.根据权利要求6-8中任一项所述的制备方法,其特征在于所述钝化剂溶液的浓度为0.001mol/L~0.1mol/L。

11.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于包括:将熔融状态的金属锂与多孔碳材料载体混合均匀,冷却获得金属锂-骨架碳复合材料。

12.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于包括:将至少一种碳材料均匀分散于溶剂中,并至少选用喷雾干燥的方法形成含有纳米孔隙结构的多孔碳颗粒,即所述的多孔碳材料载体。

13.根据权利要求12所述的制备方法,其特征在于包括:至少将碳纳米管均匀分散于溶剂中形成不含表面活性剂的分散液后喷雾干燥,从而制得碳纳米管微球,即所述的多孔碳材料载体。

14.根据权利要求12-13中任一项所述的制备方法,其特征在于所述喷雾干燥的条件包括:进风温度为150~250℃,出风温度为75~150℃,喷雾速度为1毫升/小时到10吨/小时。

15.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于所述的金属锂-骨架碳复合材料选自权利要求1-5中任一项所述的金属锂-骨架碳复合材料。

16.一种钝化的金属-骨架碳复合材料,其特征在于包括:

金属-骨架碳复合材料,包括多孔碳材料载体和至少分布于所述多孔碳材料载体的孔隙中的金属颗粒;以及,

钝化层,至少用以阻挡所述金属-骨架碳复合材料中的所述金属颗粒与外界直接接触。

17.一种电极材料,其特征在于包含权利要求1-5中任一项所述的钝化的金属锂-骨架碳复合材料或权利要求16所述的钝化的金属-骨架碳复合材料。

18.一种电极,其特征在于包含权利要求1-5中任一项所述的钝化的金属锂-骨架碳复合材料、权利要求16所述的钝化的金属-骨架碳复合材料或权利要求17所述的电极材料;所述电极包括二次电池负极。

19.一种电化学储能装置,其特征在于包括权利要求18所述的电极。

20.根据权利要求18所述的电化学储能装置,其特征在于所述电化学储能装置包括二次电池,所述二次电池包括金属锂-氧化物电池、锂离子电池、金属锂-硫二次电池或金属锂-空气电池。

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