[发明专利]自支撑金属锂负极及其制备和应用

权利要求书

1.一种自支撑金属锂负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)：自支撑导热碳膜的制备：

将聚合物裂解，获得聚合物碳材料，将聚合物碳材料和石墨烯混合、压制成膜，制得所述的自支撑导热碳膜；其中，聚合物裂解的条件为500～900℃；压制成膜过程的压力范围为5～10MPa、辊压速度为0.5～2m/min、温度为350～450℃；石墨烯的重量含量为5％～30％；

所述的聚合物包括聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚砜酰胺、中间相沥青、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、环氧树脂、硅橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸、酚醛树脂中的至少一种；

石墨烯为带有褶皱状的片层结构；

步骤(2)：金属锂沉积：

将金属锂沉积在自支撑导热碳膜中，获得所述的自支撑金属锂负极。

2.如权利要求1所述的自支撑金属锂负极的制备方法，其特征在于，所述的聚合物为聚酰亚胺。

3.如权利要求1所述的自支撑金属锂负极的制备方法，其特征在于，聚合物裂解的条件为600～800℃。

4.如权利要求1所述的自支撑金属锂负极的制备方法，其特征在于，石墨烯的重量含量为20％～25％。

5.如权利要求1所述的自支撑金属锂负极的制备方法，其特征在于，压制成膜过程的6～8MPa、辊压速度为1～1.2m/min。

6.如权利要求1～5任一项所述的自支撑金属锂负极的制备方法，其特征在于，将获得的自支撑导热碳膜预先经改性处理，随后再进行步骤(2)的金属锂沉积步骤；

所述的改性为酸处理、热处理、等离子体刻蚀中的至少一种。

7.如权利要求6所述的自支撑金属锂负极的制备方法，其特征在于，所述酸处理是以浓硫酸和浓硝酸的混合酸进行处理。

8.如权利要求6所述的自支撑金属锂负极的制备方法，其特征在于，所述热处理方法是在400～900℃的温度和气氛下进行处理；所述的气氛为氧气、氮气或者氨气中的至少一种。

9.如权利要求6所述的自支撑金属锂负极的制备方法，其特征在于，所述等离子体刻蚀方法是通过氧气、氮气、氨气等离子体进行刻蚀。

10.如权利要求6所述的自支撑金属锂负极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，载锂量为0.5～10mAh/cm²。

11.一种权利要求1～10任一项制备方法制得的自支撑金属锂负极。

12.如权利要求11所述的自支撑金属锂负极的应用，其特征在于，用于锂金属电池的负极。

13.一种锂金属电池，其特征在于，其特征在于，包含权利要求1～10任一项制备方法制得的自支撑金属锂负极。