本发明属于新能源材料,尤其涉及超薄复合箔及其制备方法和应用。
背景技术:
1、电动汽车的快速发展使得锂金属电池成为下一代能源存储设备的潜在选择。锂金属电池能否成功应用的关键在于锂金属负极,由于锂金属机械性较差,以及较薄锂箔的成本高等因素,对锂金属负极的研究主要基于较厚的锂箔开展,主要关注锂枝晶的抑制和库伦效率的改善,目前,对锂枝晶和库伦效率性能的研究已趋于成熟。
2、研究人员发现,若想进一步提高锂金属电池的其他性能,如能量密度等,研发具有较高应用价值的较薄的锂箔已成当务之急。现有技术中,采用多种技术降低锂箔厚度。例如,热蒸镀或电沉积技术,但此方法制备条件苛刻,难以大规模生产。又如,利用氧化石墨烯膜吸入熔融金属锂,此方法制备大面积的超薄氧化石墨膜,技术难度大。再如,利用银粉与金属锂熔融混合,冷却后机械辊压制备,但银粉昂贵,热熔融耗能高。
技术实现思路
1、本发明提出一种超薄复合箔及其制备方法和应用,可制备得到厚度小于30μm超薄锂基复合箔。
2、本发明提出一种超薄复合箔的制备方法,包括如下步骤:
3、氩气环境中,将红磷粉末均匀涂覆于第一金属锂箔表面后,用第二金属锂箔覆盖,形成li|p|li复合箔;其中,红磷粉末占反应物总质量的8-20wt%,反应物总质量为红磷粉末、第一金属锂箔、第二金属锂箔的质量之和;
4、利用机械辊压上述li|p|li复合箔后对折,重复机械辊压和对折,直到得厚度为9~30μm的li3p/li(llp)复合箔。
5、进一步地,所述第一金属锂箔、第二金属锂箔形状相同。
6、进一步地,所述红磷粉末占反应物总质量的20wt%。
7、进一步地,所述红磷粉末为微米级以下尺寸的颗粒。
8、进一步地,重复机械辊压和对折,直到得厚度为15μm的llp复合箔。
9、本发明还提出上述任一所述的制备方法制备得到的超薄复合箔在高比能锂金属电池中的应用。
10、进一步地,所述高比能锂金属电池的正极为锂的过渡金属氧化物或硫。
11、本发明具有以下优势:
12、本发明所提出的超薄复合箔的制备方法,常温条件下,将适量红磷涂覆于两层金属锂箔之间,形成具有li|p|li三明治结构的复合箔,通过机械辊压法,使得红磷与金属锂在界面发生反应,生成的li3p纳米增强颗粒被均匀的引入金属锂中,改善金属锂的机械加工性,制备出厚度低于30μm的超薄锂金属复合箔,同时,引入的颗粒具有较高的锂离子导电率和亲锂性,能降低锂沉积的初始成核过电位和改善锂离子扩散动力学,进而改善电池的电化学性能。
1.一种超薄复合箔的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
6.权利要求1~5任一项所述的制备方法制备得到的超薄复合箔在高比能锂金属电池中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,