本技术涉及锂金属电池领域,提供了一种金属锂负极的高熵集流体及其制备方法和应用。该制备方法包括在集流体基底上,通过磁控溅射技术,依次沉积多种金属元素,形成高熵合金层。该高熵集流体能有效提高锂金属电池的循环稳定性和安全性,具有重要的应用前景。
背景技术
随着社会经济的高速发展,新能源电动汽车,便携式电子设备以及其他的电子器件越来越受到人们的青睐。因此近年来对于能源电池的研究成为了当前的研究热点。根据近年来的研究数据显示,当前以石墨为负极的锂离子电池已经十分接近其理论容量,难有较大提升。若用锂金属替换石墨作为负极材料,其负极比容量将有十余倍的提升。然而高容量锂金属负极的广泛投入使用仍然存在一些问题。其中,锂的树枝状生长是关键问题之一,即锂金属负极在锂的沉积/脱出过程中会形成不规则的锂树枝晶,这种树枝状生长模式会导致几个重要问题:(1)锂枝晶长到一定程度会刺破隔膜引起电池短路,存在严重的安全隐患;(2)同时,随着锂金属的不断沉积,负极材料表面的固体电解质界面膜会重复破裂再形成,不断消耗活性锂,降低其库伦效率;(3)除此之外,还会产生不可逆的容量损失。因此控制锂枝晶的生长过程是当前的研究重点。
目前,主要有四种比较有研究前景的策略来处理锂金属枝晶的生长问题:(1)锂金属负极固态电解质界面的优化处理;(2)固体电解质的使用;(3)三维锂金属负极的结构设计;(4)隔膜的优化改进。然而,以上所提及的大多数的方案都是通过物理的阻碍作用来抑制树枝晶的生长,很少一部分考虑锂枝晶生长的根源所在,没有从根本上解决问题,容易导致锂枝晶穿透隔膜与正极接触而造成短路,以及循环寿命和库仑效率不佳。
实现思路