[发明专利]一种活性金属复合薄片及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用作金属电池电极片的活性金属复合薄片，其特征在于，包括卷绕结构，所述卷绕结构为垂直于卷绕轴的截面，所述卷绕轴所在的截面具有阵列结构，所述阵列结构包括相互连接的复合组分及活性金属，且所述复合组分及活性金属在所述截面上为相间排列，在所述阵列结构中活性金属的宽度为10纳米~500微米之间，所述活性金属在复合薄片中的质量占比为50% ~ 99%，所述活性金属复合薄片的厚度为10微米~500微米。

2.如权利要求1所述的活性金属复合薄片，其特征在于，在所述阵列结构中活性金属的宽度为30微米~100微米之间。

3.如权利要求2所述的活性金属复合薄片，其特征在于，在所述阵列结构中活性金属的宽度为50微米~70微米之间。

4.如权利要求1所述的活性金属复合薄片，其特征在于，所述活性金属复合薄片是通过复合活性金属与复合组分卷绕形成的；所述活性金属包括金属锂、钠和锌；所述复合组分选自金属、金属氧化物、二维材料、编织物、高分子聚合物或其组合。

5.如权利要求4所述的活性金属复合薄片，其特征在于，所述金属选自铜、铝、金、银、钼、铁、锌、锡、锗或其合金中的一种或几种；所述金属氧化物选自氧化锌、氧化锡或氧化锗中的一种或几种；所述二维材料选自石墨烯、氮化硼、氧化钼、二硫化钼或碳化钛中的一种或几种；所述编织物选自碳纤维布、碳纳米管薄膜、无纺布或玻璃纤维布中的一种或几种。

6.如权利要求5所述的活性金属复合薄片，其特征在于，所述复合组分的形态包括带状、线状或薄膜状或箔状。

7.如权利要求6所述的活性金属复合薄片，其特征在于，当所述复合组分为带状复合组分时，其厚度为3微米~50微米，宽度为10微米~0.5厘米。

8.一种权利要求1-7任一项所述的活性金属复合薄片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）在惰性气氛的条件下，将活性金属加热、升温直至活性金属熔融成液态；

2）将带状复合组分以0.1~100 cm/s的速率进入液态的活性金属内，0.1-2min之后以0.1~100 cm/s的速率使带状复合组分离开液态活性金属表面，1~600S后，复合组分表面蘸覆的液态活性金属固化形成镀层，形成带状活性金属复合材料；

3）将带状活性金属复合材料卷绕，即得到具有卷绕结构的活性金属复合薄片。

9.如权利要求8所述的活性金属复合薄片的制备方法，其特征在于，在步骤2）和步骤3）之间还包括步骤2）’：将得到的带状活性金属复合材料进一步的辊压至厚度为10纳米~1厘米。

10.如权利要求8所述的活性金属复合薄片的制备方法，其特征在于，在步骤2）带状复合组分进入液态活性金属之前，还包括步骤1）’：将带状复合组分进行表面改性；通过改性在该带状复合组分的表面沉积一层亲锂金属、金属氧化物或二维材料。

11.如权利要求10所述的活性金属复合薄片的制备方法，其特征在于，所述表面改性的方法包括：加热、喷涂、蒸镀、电镀、溅射、化学反应置换、液相化学沉积或气相化学沉积；

所述金属材料包括锌、银或金；所述金属氧化物包括氧化锌、氧化铜、氧化铝、氧化铁或氧化锡；所述二维材料包括碳化钛、石墨烯、MXenes、氮化硼或黑磷。

12.如权利要求8所述的活性金属复合薄片的制备方法，其特征在于，在步骤3）中，当带状复合组分离开活性金属液面后，还包括通过冷却设备快速地将环境温度降低至0~40℃，或者通过风机快速地带走带状复合组分表面的液态金属的热量的操作步骤。