[发明专利]一种金属锂碳复合材料的制备方法及锂电池

说明书

本发明提供一种金属锂碳复合材料的制备方法及锂电池。其中，所述制备方法包括：将碳微球和锂金属置于密闭的高温反应容器中；将所述高温反应容器升温，以便于所述锂金属转变为锂蒸汽并进入所述碳微球的微球间隙和表层；待反应完全后，将所述高温反应容器冷却，即得到所述微球间隙和表层存在低温凝结后的所述锂金属的所述金属锂碳复合材料。本发明所制备的材料能更好的抑制循环过程中金属锂枝晶的生成和体积膨胀，解决金属锂负极在大电流密度作用下极化大所造成的不均匀沉积和枝晶生长而引发的循环周期短、库伦效率低的问题。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种金属锂碳复合材料的制备方法及锂电池。

背景技术

锂(Lithium)是一种金属元素，元素符号为Li，对应的单质为银白色质软金属，也是密度最小的金属。

金属锂的理论比容量为3860mAh/g，是石墨锂化合物LiC₆负极的11倍，本身又具有极佳的导电性，因此是一种理想的锂电池负极材料。

然而，锂金属平板电极在锂沉积过程具有易长枝晶的缺陷，其原因在于电极表面积小，锂的沉积位点少。进而在较大电流密度以及循环过程中，锂的沉积就不均匀，造成枝晶的生长。这不仅严重影响金属锂电池的循环性能，还会造成严重的安全隐患。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种金属锂碳复合材料的制备方法，包括：

将碳微球和锂金属置于密闭的高温反应容器中；

将所述高温反应容器升温，以便于所述锂金属转变为锂蒸汽并进入所述碳微球的微球间隙和表层；

待反应完全后，将所述高温反应容器冷却，即得到所述微球间隙和表层存在低温凝结后的所述锂金属的所述金属锂碳复合材料。

优选地，所述高温反应容器升温的目标温度为所述锂金属能气化为锂蒸汽的温度；

优选地，所述目标温度为1500℃；

优选地，所述将所述高温反应容器升温步骤中，所述高温反应容器于所述目标温度下的保持时间为：30-120分钟。

优选地，所述高温反应容器的升温的流程为：

在升温后，温度低于900℃时，以8℃/分钟的升温速率升温至900℃；

在到达900℃后，以4℃/分钟的升温速率升温至所述目标温度1500℃。

优选地，所述将碳微球和锂金属置于密闭的高温反应容器的步骤中，将所述锂金属置于所述高温反应容器的底部，以便于所述锂金属转变的所述锂蒸汽能依据由下至上的方向流动进入所述碳微球的微球间隙和表层。

优选地，所述碳微球和所述锂金属的投料的质量比例为1:(3-6)。

优选地，所述将碳微球和锂金属置于密闭的高温反应容器中，以及，将所述高温反应容器冷却，进而将所述高温反应容器中的金属锂碳复合材料取出时，均需在惰性气体的环境下进行。

优选地，所述将碳微球和锂金属置于密闭的高温反应容器中之前，还包括：利用碳原料通过球磨法制备得到所述碳微球。

优选地，所述碳原料包括碳纳米管、碳纤维、活性炭、石墨烯、乙炔黑和super P中的一种或几种。

此外，为解决上述问题，本发明还提供一种锂电池，包括正极片和负极片；其中，所述负极片中包括由如上述所述金属锂碳复合材料制备方法所制备得到的所述金属锂碳复合材料。

优选地，还包括电解液；

优选地，所述电解液包括溶剂、锂盐和添加剂；