CN111048744A - 一种金属锂合金电极材料、其制备方法和金属锂二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种金属锂合金电极材料，由摩尔比为(0.5～10)：1的金属锂和金属锂合金组成。与现有技术相比，本发明提供的金属锂合金电极材料是由特定含量的金属锂相和金属锂合金相组成的复合材料，利用金属锂合金相本身所具有的优异的离子电导特性，促进锂离子输运到电极内部，避免锂离子过度暴露于电极表面，从而增加了整个电极空间上电荷分布的均匀性并减少副反应，提高库伦效率；该金属锂合金电极材料用于替代现有技术中的金属锂，能够实现在不牺牲能量密度、循环寿命和安全性的同时，提高库伦效率。同时，本发明提供的金属锂合金电极材料可以与正极材料如磷酸铁匹配，构筑高能量密度、高稳定性、高安全性的金属锂二次电池。

Description

一种金属锂合金电极材料、其制备方法和金属锂二次电池
技术领域
本发明涉及电化学技术领域，更具体地说，是涉及一种金属锂合金电极材料、其制备方法及金属锂二次电池。
背景技术
金属锂由于极高的容量(理论比容量为3860mAh/g)和低电势(-3.040V vs.标准氢电极)，被认为是最理想的锂电池负极材料。然而，金属锂负极除了众所周知的锂枝晶导致的安全问题外，锂作为电势最负的金属，还原性极强，与常规电解液均存在热力学不稳定性的问题；因此，金属锂会与电解液反应生成界面膜(SEI膜)，造成锂的不可逆消耗，从而导致电池低的库仑效率。
目前，科研人员的研究工作主要针对解决锂枝晶的问题，包括采用硝酸锂等作为电解液添加剂、人工构筑物理保护层和使用纳米结构化集流体。这些工作在一定程度上解决了锂枝晶的问题，但是其在循环过程中库伦效率通常小于98％；而目前商业的锂离子电池要求库伦效率大于99.98％，这是代表电池电化学可逆性和稳定性的关键指标。因此，金属锂负极低的库伦效率已经成为限制其实际应用的关键问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属锂合金电极材料、其制备方法及金属锂二次电池，本发明提供的金属锂合金电极材料在能量密度、循环寿命和安全性稳定的基础上，具有非常高的库伦效率。
本发明提供了一种金属锂合金电极材料，由摩尔比为(0.5～10)：1的金属锂和金属锂合金组成。
优选的，所述金属锂合金包括锂银合金、锂铝合金和锂锌合金中的一种或多种。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的金属锂合金电极材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将金属锂加热熔化后，加入形成合金相金属进行反应，得到熔融合金混合液；所述金属锂和形成合金相金属的摩尔比为(0.5～30)：1；
b)将步骤a)得到的熔融合金混合液进行涂布，冷却后得到金属锂合金电极材料。
优选的，步骤a)中所述加热熔化的温度为250℃～350℃。
优选的，步骤a)中所述反应的温度为250℃～350℃，时间为10min～30min。
优选的，步骤a)中所述反应的过程具体为：
在熔化后的金属锂中加入形成合金相金属进行高速搅拌，得到熔融合金混合液。
优选的，步骤a)中所述高速搅拌的转速优选为100r/min～500r/min。
优选的，步骤b)中所述涂布的厚度为5μm～50μm。
优选的，步骤b)中所述冷却的过程在惰性气体保护下进行；所述冷却的温度为20℃～30℃。
本发明还提供了一种金属锂二次电池，包括正极、负极、隔膜和电解液；
所述负极包括上述技术方案所述的金属锂合金电极材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的金属锂合金电极材料。
本发明提供了一种金属锂合金电极材料，由摩尔比为(0.5～10)：1的金属锂和金属锂合金组成。与现有技术相比，本发明提供的金属锂合金电极材料是由特定含量的金属锂相和金属锂合金相组成的复合材料，利用金属锂合金相本身所具有的优异的离子电导特性，促进锂离子输运到电极内部，避免锂离子过度暴露于电极表面，从而增加了整个电极空间上电荷分布的均匀性并减少副反应，提高库伦效率；该金属锂合金电极材料用于替代现有技术中的金属锂，能够实现在不牺牲能量密度、循环寿命和安全性的同时，提高库伦效率。同时，本发明提供的金属锂合金电极材料可以与正极材料如磷酸铁匹配，构筑高能量密度、高稳定性、高安全性的金属锂二次电池。实验结果表明，本发明提供的金属锂合金电极材料可以在1mA/cm2的电流密度和1mAh/cm2的面容量下，稳定循环400圈，其平均库伦效率高达99.5％；对称电池可以在1mA/cm2的电流密度和2mAh/cm2的面容量下稳定循环2000h，电池没有发生短路；同时，以金属锂合金电极材料作为负极，磷酸铁作为正极，构建的全电池可以实现2.30mAh/cm2的面容量，稳定循环100圈，平均库伦效率达到99.5％。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的金属锂银合金电极材料的实物图；
图2为本发明实施例1提供的金属锂银合金电极材料的相图；
图3为本发明实施例2提供的金属锂铝合金电极材料的实物图；
图4为本发明实施例2提供的金属锂铝合金电极材料的相图；
图5为本发明实施例3提供的金属锂锌合金电极材料的实物图；
图6为本发明实施例3提供的金属锂锌合金电极材料的相图；
图7为采用铜片与本发明实施例1提供的金属锂银合金电极材料组装成对称电池的恒流充放电曲线；
图8为采用铜片与本发明实施例2提供的金属锂铝合金电极材料组装成对称电池的恒流充放电曲线；
图9为采用铜片与本发明实施例3提供的金属锂锌合金电极材料组装成对称电池的恒流充放电曲线；
图10为采用铜片与纯金属锂箔组装成对称电池的恒流充放电曲线；
图11为本发明实施例1～3提供的金属锂合金电极材料分别组装电池的库伦效率测试曲线；
图12为实施例4及对比例1提供的金属锂二次电池的首次充放电曲线比较图；
图13为实施例4及对比例1提供的金属锂二次电池的循环次数-放电比容量曲线比较图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种金属锂合金电极材料，由摩尔比为(0.5～10)：1的金属锂和金属锂合金组成。
在本发明中，所述金属锂合金电极材料由金属锂和金属锂合金组成，即为由特定含量的金属锂相和金属锂合金相组成的复合材料；其中，所述金属锂合金为由金属锂和其他金属元素(形成合金相金属)构成的合金。在本发明中，所述金属锂合金电极材料由摩尔比为(0.5～10)：1的金属锂和金属锂合金组成，优选由摩尔比为0.5：1的金属锂和金属锂合金组成。
在本发明中，所述金属锂合金优选包括锂银合金、锂铝合金和锂锌合金中的一种或多种，更优选为锂银合金、锂铝合金或锂锌合金。申请人研究发现，锂合金(如上述Li-Ag，Li-Al和Li-Zn)具有较高的Li+扩散系数(10-8～10-6cm2/s)，其扩散速率比Li+在纯锂中的扩散速率(5.69×10-11cm2/s)要快；因此，利用金属锂合金相可以促进锂离子在电极内部的扩散，使得金属锂在电极内部进行成核和生长，从而增加了金属锂沉积的均一性，避免了新沉积的锂与电解液的过多接触，这样就能够产生相对稳定的电极/电解液界面，从而实现高的库伦效率。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的金属锂合金电极材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将金属锂加热熔化后，加入形成合金相金属进行反应，得到熔融合金混合液；所述金属锂和形成合金相金属的摩尔比为(0.5～30)：1；
b)将步骤a)得到的熔融合金混合液进行涂布，冷却后得到金属锂合金电极材料。
本发明首先将金属锂加热熔化后，加入形成合金相金属进行反应，得到熔融合金混合液。本发明对所述金属锂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售锂粉即可。本发明对所述加热熔化及后续反应的装置没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的不锈钢坩埚即可。
在本发明中，所述加热熔化的温度优选为250℃～350℃，更优选为300℃。
在本发明中，所述形成合金相金属优选包括金属银、金属铝和金属锌中的一种或多种，更优选为金属银、金属铝或金属锌。本发明对所述形成合金相金属的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述金属银、金属铝和金属锌的市售商品即可。
在本发明中，所述金属锂和形成合金相金属的摩尔比为(0.5～30)：1，优选为20：1。本发明采用过量的金属锂，在熔化后的上述金属锂中加入所述形成合金相金属，使其完全反应。
在本发明中，所述反应的温度优选为250℃～350℃，更优选为300℃；所述反应的时间优选为10min～30min，更优选为20min。
在本发明中，所述反应的过程优选具体为：
在熔化后的金属锂中加入形成合金相金属进行高速搅拌，得到熔融合金混合液。在本发明中，所述高速搅拌的转速优选为100r/min～500r/min，更优选为200r/min～300r/min。本发明在上述转速条件下剧烈搅拌，使金属锂和形成合金相金属反应完全，得到熔融合金混合液。
得到所述熔融合金混合液后，本发明将得到的熔融合金混合液进行涂布，冷却后得到金属锂合金电极材料。本发明对所述涂布的载体没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的用于制备可直接用于组装电池的电极的铜片集流体和三维碳集流体均可。
在本发明中，所述涂布的厚度优选为5μm～50μm，可以根据需要自行调节。
在本发明中，所述冷却的过程优选在惰性气体保护下进行，更优选在Ar气体保护下进行。在本发明中，所述冷却的温度优选为20℃～30℃，更优选为25℃。
本发明提供的制备方法通过特定的金属熔融反应，制备得到了金属锂合金电极材料，可作为金属锂二次电池的负极；该电极中的锂合金相可以为锂离子提供快速传输的通道，使离子快速扩散到电极内部，抑制了电极副反应的生成，进而提高了电池的库伦效率。
本发明提供的金属锂合金电极材料对金属锂二次电池的负极库伦效率的提升作用主要体现在：金属锂合金促进了Li+在电极内部的扩散，使得金属锂在电极内部进行成核和生长。
另外，所述金属锂合金电极材料还能够在制备高安全性、长寿命、高能量密度型储能器件中的应用。
本发明还提供了一种金属锂二次电池，包括正极、负极、隔膜和电解液；
所述负极包括上述技术方案所述的金属锂合金电极材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的金属锂合金电极材料。
在本发明中，所述金属锂二次电池即为使用金属锂作为负极的二次电池；其负极包括上述技术方案所述的金属锂合金电极材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的金属锂合金电极材料。本发明对所述金属锂二次电池的正极、隔膜和电解液没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的用于制备金属锂二次电池的正极、隔膜和电解液即可。在本发明优选的实施例中，本发明提供的金属锂合金电极材料可以与正极材料如磷酸铁匹配，构筑高能量密度、高稳定性、高安全性的金属锂二次电池。
本发明提供了一种金属锂合金电极材料，由摩尔比为(0.5～10)：1的金属锂和金属锂合金组成。与现有技术相比，本发明提供的金属锂合金电极材料是由特定含量的金属锂相和金属锂合金相组成的复合材料，利用金属锂合金相本身所具有的优异的离子电导特性，促进锂离子输运到电极内部，避免锂离子过度暴露于电极表面，从而增加了整个电极空间上电荷分布的均匀性并减少副反应，提高库伦效率；该金属锂合金电极材料用于替代现有技术中的金属锂，能够实现在不牺牲能量密度、循环寿命和安全性的同时，提高库伦效率。同时，本发明提供的金属锂合金电极材料可以与正极材料如磷酸铁匹配，构筑高能量密度、高稳定性、高安全性的金属锂二次电池。实验结果表明，本发明提供的金属锂合金电极材料可以在1mA/cm2的电流密度和1mAh/cm2的面容量下，稳定循环400圈，其平均库伦效率高达99.5％；对称电池可以在1mA/cm2的电流密度和2mAh/cm2的面容量下稳定循环2000h，电池没有发生短路；同时，以金属锂合金电极材料作为负极，磷酸铁作为正极，构建的全电池可以实现2.30mAh/cm2的面容量，稳定循环100圈，平均库伦效率达到99.5％。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的原材料均为市售商品。
实施例1
(1)将140mg的锂粉放入不锈钢坩埚中，加热至300℃，待锂完全熔化后，加入108mg的银粉，在250r/min的转速下剧烈搅拌使二者完全反应，反应温度为300℃，时间为20min，得到熔融合金混合液。
(2)将步骤(1)得到的熔融合金混合液涂布在铜箔上，在Ar氛围中冷却至25℃，得到金属锂银合金电极材料。
本发明实施例1提供的金属锂银合金电极材料的实物图参见图1所示；其相图参见图2所示。由图2可知，本发明实施例1提供的金属锂银合金电极材料是由特定含量的金属锂相和金属锂银合金相组成的复合材料，根据相图杠杆定律计算可以得到，其中金属锂相和金属锂银合金相的摩尔比为0.5：1。
实施例2
(1)将140mg的锂粉放入不锈钢坩埚中，加热至300℃，待锂完全熔化后，加入27mg的铝粉，在250r/min的转速下剧烈搅拌使二者完全反应，反应温度为300℃，时间为20min，得到熔融合金混合液。
(2)将步骤(1)得到的熔融合金混合液涂布在铜箔上，在Ar氛围中冷却至25℃，得到金属锂铝合金电极材料。
本发明实施例2提供的金属锂银合金电极材料的实物图参见图3所示；其相图参见图4所示。由图4可知，本发明实施例2提供的金属锂铝合金电极材料是由特定含量的金属锂相和金属锂铝合金相组成的复合材料，根据相图杠杆定律计算可以得到，其中金属锂相和金属锂铝合金相的摩尔比为5：1。
实施例3
(1)将140mg的锂粉放入不锈钢坩埚中，加热至300℃，待锂完全熔化后，加入65mg的锌粉，在250r/min的转速下剧烈搅拌使二者完全反应，反应温度为300℃，时间为20min，得到熔融合金混合液。
(2)将步骤(1)得到的熔融合金混合液涂布在铜箔上，在Ar氛围中冷却至25℃，得到金属锂锌合金电极材料。
本发明实施例3提供的金属锂锌合金电极材料的实物图参见图5所示；其相图参见图6所示。由图6可知，本发明实施例3提供的金属锂锌合金电极材料是由特定含量的金属锂相和金属锂锌合金相组成的复合材料，根据相图杠杆定律计算可以得到，其中金属锂相和金属锂锌合金相的摩尔比为9：1。
性能测试：
(1)将本发明实施例1～3提供的金属锂合金电极材料和纯金属锂箔作为工作电极，铜片为对电极/参比电极组装成对称电池进行长循环对称电池测试。电解液为1,3-二氧戊环/1,2-二甲氧基乙烷(DOL:DME＝1:1体积比)，其中含有1mol二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的电解质。电池装配采用标准扣式电池CR2032，使用玻璃纤维膜作为隔膜，其中心处有6mm直径的圆孔(为了电池在循环过程中较短的时间内发生短路)。实验中，充放电电流密度为1mA/cm2(根据工作电极的几何面积计算)。对电池先充电2h再放电2h进行恒流充放电测试。结果参见图7～10所示，其中，图7为采用铜片与本发明实施例1提供的金属锂银合金电极材料组装成对称电池的恒流充放电曲线；图8为采用铜片与本发明实施例2提供的金属锂铝合金电极材料组装成对称电池的恒流充放电曲线；图9为采用铜片与本发明实施例3提供的金属锂锌合金电极材料组装成对称电池的恒流充放电曲线；图10为采用铜片与纯金属锂箔组装成对称电池的恒流充放电曲线。
从图7～10可以看出，纯金属锂箔电极在循环200h后，电压突然从50mV下降至10mV，这主要是由于枝晶的形成而引发的短路；相反，本发明实施例1～3提供的金属锂合金电极材料表现出优异的电化学性能，其中金属锂铝合金电极和金属锂锌合金电极循环400小时而未发生短路。而金属锂银合金电极的电化学性能出更加优异，其能够稳定2000h，极化电压稳定在18mV左右。
(2)以本发明实施例1～3提供的金属锂合金电极材料作为工作电极，铜片作为对电极/参比电极，测试金属锂合金电极材料的库伦效率。结果参见图11所示，图11为本发明实施例1～3提供的金属锂合金电极材料分别组装电池的库伦效率测试曲线。
从图11可以看出，本发明实施例1～3提供的金属锂铝合金电极和金属锂锌合金电极能够分别循环200圈和400圈，平均库伦效率达到97.6％和97.9％，而金属锂银合金电极材料可以循环400圈，其平均库伦效率达到了99.5％。这主要是由于锂银合金相/锂铝合金相/锂锌合金相的存在提升了锂离子在电极内部的扩散速度，减少了新沉积的金属锂与电解液的过多接触，从而降低了电池的副反应。库伦效率代表着锂沉积/溶解过程的可逆性，库仑效率<100％表明电极材料发生了不可逆电化学反应，这主要是由于SEI和“死”锂导致的。因此，从电池实际应用的角度来看，库仑效率越高，电池容量损失越小，寿命越长。
实施例4
以实施例1提供的金属锂银合金电极材料作为负极，商业的FePO4作为正极组装成全电池；电解液为1,3-二氧戊环/1,2-二甲氧基乙烷(DOL:DME＝1:1体积比)，其中含有1mol二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的电解质；电池装配采用标准扣式电池CR2032，使用玻璃纤维膜作为隔膜，得到金属锂二次电池。
对比例1
采用实施例4提供的制备方法得到金属锂二次电池；区别在于：以纯金属锂箔作为负极。
对实施例4及对比例1提供的金属锂二次电池的性能进行测试及比较，参见图12～13所示，其中，图12为实施例4及对比例1提供的金属锂二次电池的首次充放电曲线比较图；图13为实施例4及对比例1提供的金属锂二次电池的循环次数-放电比容量曲线比较图。
从图12可以看出，本发明实施例4提供的金属锂二次电池的极化电压比普通的以纯金属锂箔为负极组装的全电池更低，这主要是由于锂离子在锂银合金中扩散速度更快。
从图13可以看出，本发明实施例4提供的金属锂二次电池在第一次循环时其面容量为2.55mAh/cm2，库伦效率为98.6％，循环100圈后其面容量保持在2.30mAh/cm2左右(第一次循环容量的91％)，平均库伦效率达到了99.5％
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种金属锂合金电极材料，由摩尔比为(0.5～10)：1的金属锂和金属锂合金组成。
2.根据权利要求1所述的金属锂合金电极材料，其特征在于，所述金属锂合金包括锂银合金、锂铝合金和锂锌合金中的一种或多种。
3.一种权利要求1～2任一项所述的金属锂合金电极材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将金属锂加热熔化后，加入形成合金相金属进行反应，得到熔融合金混合液；所述金属锂和形成合金相金属的摩尔比为(0.5～30)：1；
b)将步骤a)得到的熔融合金混合液进行涂布，冷却后得到金属锂合金电极材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述加热熔化的温度为250℃～350℃。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述反应的温度为250℃～350℃，时间为10min～30min。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述反应的过程具体为：
在熔化后的金属锂中加入形成合金相金属进行高速搅拌，得到熔融合金混合液。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述高速搅拌的转速优选为100r/min～500r/min。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述涂布的厚度为5μm～50μm。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述冷却的过程在惰性气体保护下进行；所述冷却的温度为20℃～30℃。
10.一种金属锂二次电池，包括正极、负极、隔膜和电解液；
所述负极包括权利要求1～2任一项所述的金属锂合金电极材料或权利要求3～9任一项所述的制备方法制备得到的金属锂合金电极材料。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109904417A (zh) * 2019-01-29 2019-06-18 电子科技大学 一种锂-异种金属复合负极材料及其制备方法
CN111755662A (zh) * 2020-07-09 2020-10-09 四川虹微技术有限公司 一种多元复合合金负极材料及其制备方法
CN111883739A (zh) * 2020-07-15 2020-11-03 同济大学 一种超薄锂-锌合金箔及其制备方法
CN112349882A (zh) * 2020-11-06 2021-02-09 燕山大学 金属锂电极的制备方法、三维网络状多孔金属骨架集电体的制备方法
WO2021225414A1 (ko) * 2020-05-08 2021-11-11 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 프리 전지 및 이의 제조 방법
CN113948693A (zh) * 2021-09-23 2022-01-18 西安交通大学 一种用于锂电池的锂铟合金负极材料及其制备方法
CN114050253A (zh) * 2021-10-21 2022-02-15 中山大学 一种纳米锂合金的制备方法及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60167280A (ja) * 1984-02-09 1985-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 再充電可能な電気化学装置
CN103290293A (zh) * 2013-06-05 2013-09-11 四川天齐锂业股份有限公司 锂铝合金及其生产方法和用途
CN106486644A (zh) * 2016-11-19 2017-03-08 天津赫维科技有限公司 一种锂硅合金负极的制备方法
CN106876783A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种全固态锂硫电池
CN110120502A (zh) * 2018-02-05 2019-08-13 中国科学院物理研究所 一种锂金属合金负极材料及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60167280A (ja) * 1984-02-09 1985-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 再充電可能な電気化学装置
CN103290293A (zh) * 2013-06-05 2013-09-11 四川天齐锂业股份有限公司 锂铝合金及其生产方法和用途
CN106876783A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种全固态锂硫电池
CN106486644A (zh) * 2016-11-19 2017-03-08 天津赫维科技有限公司 一种锂硅合金负极的制备方法
CN110120502A (zh) * 2018-02-05 2019-08-13 中国科学院物理研究所 一种锂金属合金负极材料及其制备方法和应用

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109904417A (zh) * 2019-01-29 2019-06-18 电子科技大学 一种锂-异种金属复合负极材料及其制备方法
WO2021225414A1 (ko) * 2020-05-08 2021-11-11 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 프리 전지 및 이의 제조 방법
CN111755662A (zh) * 2020-07-09 2020-10-09 四川虹微技术有限公司 一种多元复合合金负极材料及其制备方法
CN111883739A (zh) * 2020-07-15 2020-11-03 同济大学 一种超薄锂-锌合金箔及其制备方法
CN112349882A (zh) * 2020-11-06 2021-02-09 燕山大学 金属锂电极的制备方法、三维网络状多孔金属骨架集电体的制备方法
CN113948693A (zh) * 2021-09-23 2022-01-18 西安交通大学 一种用于锂电池的锂铟合金负极材料及其制备方法
CN114050253A (zh) * 2021-10-21 2022-02-15 中山大学 一种纳米锂合金的制备方法及其应用

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