[发明专利]一种3D亲锂复合多孔金属合金集流体及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种3D亲锂复合多孔金属合金集流体，包括高柔性3D多孔金属合金集流体以及原位复合在3D多孔金属合金集流体上的亲锂性磷化物；所述的3D多孔金属合金集流体可以任意方向折叠和旋转，由金属合金纤维相互编织而成，金属合金纤维间含有大量间隙；所述的亲锂性磷化物为基于3D多孔金属合金集流体基底原位反应而来。

2.如权利要求1所述的3D亲锂复合多孔金属合金集流体，其特征在于，所述的3D多孔金属合金集流体为金属合金材质，组成元素包括铜、锡、锌、镍、铝、钛、银、铁、镁、钴、金、锰中的至少两种。

3.如权利要求1所述的3D亲锂复合多孔金属合金集流体，其特征在于，所述的3D多孔金属合金集流体结构为网格状、多孔泡沫状、树枝状、螺旋状中的至少一种；所述的3D多孔金属合金集流体的比表面积为50~800m²/g，厚度为0.8~300μm，孔间距为0.1~300μm，孔隙率为20~80%。

4.如权利要求1所述的3D亲锂复合多孔金属合金集流体，其特征在于，所述的金属合金纤维直径为0.5~50μm。

5.如权利要求1所述的3D亲锂复合多孔金属合金集流体，其特征在于，所述的亲锂性磷化物形态为纳米线、纳米矩阵、纳米颗粒、薄层中的至少一种；所述的亲锂性磷化物的厚度为5~200nm，占总集流体的含量为20~85wt.%。

6.一种制备如权利要求1-5中任一项所述的3D亲锂复合多孔金属合金集流体的方法，其特征在于，首先利用液相反应，将金属合金集流体原位转化为氢氧化物纳米线层的多孔金属合金复合集流体，进一步磷化后制得高柔性3D亲锂复合多孔金属合金集流体。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤（1），液相反应：

将多孔金属合金集流体清洗并烘干，放入强碱和氧化剂的混合溶液中浸泡，强碱原位修饰，制得氢氧化物包覆的多孔金属合金集流体，清洗烘干；

步骤（2），磷化处理：

将氢氧化物包覆的多孔金属合金集流体置于管式炉中氩气流的下风处，进行磷源热解磷化，最终获得磷化物包覆的3D亲锂复合多孔金属合金集流体。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

步骤（1）中：

所述的氢氧化物包覆层表面呈纳米线状、尖刺状、平面状、颗粒状中的至少一种；

所述的氧化剂为重铬酸钠、重铬酸钾、高锰酸钾、硝酸、过硫酸铵、双氧水中的至少一种；

所述的强碱的浓度为0.5~8 mol/L；

所述的氧化剂的浓度为0.01~80 mmol/L；

所述的液相反应时间为5~90 min；

所述的液相反应温度为5~80℃；

步骤（2）中：

所述的磷源为偏磷酸盐、次亚磷酸盐中的至少一种；

所述的磷源与氢氧化物包覆的多孔金属合金集流体的质量比0.9:1~30:1；

所述的磷化处理的温度为280~600 ℃；

所述的磷化处理的升温速率为0.5~10 ℃/min；

所述的氩气流通气速率为100~400ml/min；

所述的磷化处理的时间为0.5~6h。

9.如权利要求1-5中任一项所述的3D亲锂复合多孔金属合金集流体在锂金属阳极中的应用。

10.一种金属锂电池，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的3D亲锂复合碳纤维骨架制备的锂金属阳极作为电极材料。