科创中国
一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料及其制备方法和应用
发布时间: 2022-12-09
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
高新技术改造传统产业
成果介绍
一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料及其制备方法和应用，它涉及一种三维多孔基底材料及其制备方法和应用。本发明针对金属锂电池中金属锂负极在循环过程中枝晶生长引发的电池安全问题及电循环的不稳定性问题。一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料由泡沫金属和金属碳/氮化物组成。方法：一、泡沫金属的预处理；二、制备二维MXenes纳米材料；三、制备三维多孔基底材料。一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料作为锂金属电池负极的基底材料使用。本发明获得的一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料在金属锂电池中体现出的巨大应用潜力。本发明可获得一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料。
成果亮点
1.一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料，其特征在于一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料由泡沫金属和金属碳/氮化物组成；所述的金属碳/氮化物为Mxenes，化学式为Mn+1XnTx，其中M为过渡金属元素，X为C或N；n＝1、2或3，T为O、OH或F。
2.根据权利要求1所述的一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料，其特征在于所述的泡沫金属的传热系数：＞6w/(m2 k)，机械强度：≥***，拉伸强度：5～18Kpa，孔径：***～10mm，孔隙率：60～98％，通孔率：≥98，体积密度：***～***，PPI(每英寸长度上的孔数)：5～130。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料，其特征在于所述的泡沫金属为泡沫Cu、泡沫Ni、泡沫NiCrFe、泡沫ZnCu、泡沫NiCu、泡沫NiCrW或泡沫NiFe。
4.如权利要求1～3任意一项所述的一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料的制备方法，其特征在于一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料的制备方法具体是按以下步骤完成的
团队介绍
雷锋团队是由哈尔滨师范大学14级政治与行政学院的关明贺同学于2015年9月1日建立的学生自主创立的创业团队。在黑龙江福成科技有限公司的赞助下，旨在为江北的大学生服务，让大学生过上更好的大学生活。自创立以来，雷锋团队本着为同学服务的宗旨，解决大学生生活问题为核心，为大学生提供广大的创业机会。创立后不久已成为哈尔滨江北十余所大学院校人数最多、最有号召力和影响力的学生团队组织。
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间：2023-11-11
评价单位：“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间：2023-02-24
黄剑华
哈尔滨工业大学
教授
综合评价
本发明获得的一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料；是通过电泳方法实现的，使得MXene层与金属泡沫之间结合较为紧密，导致高锂离子浓度以及在亲锂表面形成均匀的固体电解质-界面(SEI)层，显著影响沉积的锂金属核的表面张力，降低局部电流密度，降低枝晶生长速度，因此有利于调控表面电荷分布，使锂离子的沉积更加均匀；
本发明获得的一种用于锂金属电池负极的三维多孔基底材料；在电流密度为0.5和2Acm-2时，其表面的金属锂成核过电势仅为42和90mV，不需要突破较大势垒就能在电极上形成稳定的晶核，从而导致在整个基体表面形成均匀分散的锂颗粒，初级锂纳米颗粒优先结合和凝聚成更大的次级颗粒，同时保持其初级颗粒的形状；随后，它们形成紧密堆积的结构，形成由颗粒状微结构组成的致密金属锂层，因此可有效地抑制锂枝晶的形成和生长，应用于金属锂电池有利于提升后续金属锂的均匀沉积以及循环的稳定性；
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