[发明专利]基于中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物一体化负极及制备方法

权利要求书

1.基于中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物一体化负极，其特征在于，该负极由具有中空管状三维纳米多孔结构的铜和铜氧化物膜组成，所述铜氧化物膜为CuO膜或Cu₂O膜或CuO和Cu₂O的混合膜，且铜和铜氧化物膜是一体化的；铜氧化物膜是由三维纳米多孔铜表面经部分氧化原位形成的连续一体化膜，并构成核壳结构三维纳米多孔铜-铜氧化物前驱体，再经部分选择性腐蚀上述核壳结构三维纳米多孔铜-铜氧化物的孔壁芯部形成具有中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物一体化负极。

2.根据权利要求1所述基于中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物一体化负极，其特征在于，一体化负极的厚度为100~200 μm。

3.根据权利要求1或2所述基于中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物一体化负极，其特征在于，三维纳米多孔结构的孔隙尺寸为50~300 nm。

4.根据权利要求3所述基于中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物一体化负极，其特征在于，中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物的管状孔壁尺寸为50~150 nm。

5.根据权利要求3所述基于中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物一体化负极，其特征在于，中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物的管状孔壁的中空芯部尺寸为1~100 nm。

6.根据权利要求5所述基于中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物一体化负极，其特征在于，中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物的表面氧化层的厚度为5~20 nm。

7.权利要求1至6中任一权利要求所述基于中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物一体化负极的制备方法，其制备步骤特征在于：（1）将锰铜合金片打磨抛光，用去离子水洗涤后置于硫酸溶液中进行去合金化处理，去除合金中的锰，完成去合金化处理后用去离子水和乙醇洗涤，真空干燥，得到三维纳米多孔铜，锰铜合金片中锰与铜的原子百分比为X ：（100-X），其中X为30~80，硫酸溶液浓度为1 wt.%~10 wt.%，去合金化处理时间为48~72 h；（2）在空气气氛下，将步骤（1）所得三维纳米多孔铜放入设定好温度的管式炉中，在140~400℃下热处理1~30 min，制得核壳结构三维纳米多孔铜-铜氧化物前驱体；（3）将前驱体浸没在NH₄Cl或者NH₄F溶液中腐蚀5~15天，得到基于中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物一体化负极。

8.根据权利要求7所述基于中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物一体化负极的制备方法，其特征在于，三维纳米多孔铜的孔隙尺寸为60~350 nm，三维纳米多孔铜的孔壁尺寸为40~120 nm。

9.根据权利要求7或8所述基于中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物一体化负极的制备方法，其特征在于，核壳结构三维纳米多孔铜-铜氧化物的孔隙尺寸为50~300 nm，核壳结构三维纳米多孔铜-铜氧化物的孔壁尺寸为50~150 nm。

10.根据权利要求7至9中任一权利要求所述基于中空管状三维纳米多孔结构的锂离子电池铜-铜氧化物一体化负极的制备方法，其特征在于，NH₄Cl或者NH₄F溶液的浓度为0.001~0.055 mol。