CN112421115B - 硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池及其制备方法 - Google Patents

硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池及其制备方法，具体步骤包括：(1)将二氧化硒在水溶液中溶解；(2)纯化后的泡沫铜浸入溶液中；(3)将浸泡后的改性泡沫铜放入真空干燥箱中干燥；(4)对改性后得到的硒化铜原位包覆的泡沫铜集流体进行锂金属负载以及电化学性能表征。本发明采用液相硒化对价格低廉的泡沫铜进行表面亲锂改性，并与锂金属进行复合，利用泡沫铜自身的化学组成、多维穿插结构和良好的电导率及表面层的亲锂性，来达到容纳并均匀锂形核，抑制锂枝晶生长，最终提高锂金属负极的库伦效率和循环性能的目的。该方法具有生产周期短，工艺简单，生产成本低，循环稳定性高的优点。

Description

硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池及其 制备方法
技术领域
本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法。
背景技术
锂离子电池在智能便携式电子产品和电动汽车上应用广泛目前石墨类材料是主流的商业化锂电池负极材料，但其理论容量较低，无法满足人们对高能量密度，高功率密度充电电池的需求。金属锂(Li)负极具有超高的理论比容量(3860mA h g-1)、极低的氧化还原电势(-3.04V vs.SHE)和低密度(0.53g cm-3)等特点，被认为最有可能取代石墨的负极材料。然而，锂金属在作为可充电阳极的实际应用中还面临着严峻挑战。首先是电池在反复充/放电过程中，形成的Li枝晶将导致低库仑效率和内部短路，从而产生安全隐患甚至电池爆炸。此外，金属锂阳极在循环过程中会产生较大体积膨胀问题，从而使固体电解质界面(SEI)膜发生破裂，裸露在外的金属锂又与电解液发生反应并反复形成SEI膜，最终导致电池循环寿命变短。因安全隐患和短循环寿命原因使得金属锂电池(LMBs)的商业应用受到了阻碍。
近年来，针对Li枝晶造成的阴阳极短路和电池寿命问题，研究者对其进行了广泛研究，以提升LMBs的安全性和电化学性能。如采用固态电解质和电解质添加剂等手段，来获得高弹性高稳定性的SEI膜。尽管如此，Li枝晶仍会在SEI膜底部继续生长，造成电池系统循环性能差、库伦效率低、安全隐患等问题。因此，在Li电镀/剥离过程(即充电/放电过程)中抑制金属Li枝晶的生长是十分关键的，这成为亟待了解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池及其制备方法，将泡沫铜被硒化铜均匀包裹，由泡沫铜为Li提供充足的容纳空间，同时具有硒化铜“亲锂”物质的这种多孔材料诱导金属Li的分布，从而制备的锂金属电池能有效抑制Li枝晶生长并获得优秀的电化学性能。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下发明构思：
本发明使用具有多孔导电结构和“亲锂”元素来抑制Li枝晶生长。多孔结构的宿主材料能提供大的比表面积可降低局部电流密度，材料的孔隙能提供充足的Li容纳空间。此外，具有“亲锂”物质的多孔材料能诱导金属Li的均匀沉积形核，降低金属Li沉积的过电位，从而有效抑制金属Li枝晶生长和无限体积膨胀，进一步提高金属Li电池的安全性和电化学性能。本发明在硒化铜原位包覆泡沫铜中，泡沫铜被硒化铜均匀包裹，没有出现裸Cu表面。本发明采用液相硒化对价格低廉的泡沫铜进行表面亲锂改性，并与锂金属进行复合，利用泡沫铜自身的化学组成、多维穿插结构和良好的电导率及表面层的亲锂性，来达到容纳并均匀锂形核，抑制锂枝晶生长，最终提高锂金属负极的库伦效率和循环性能的目的。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
一种硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)合成硒酸混合溶液：
将2～5质量份的氯铂酸，80～100质量份的蒸馏水加入到烧杯中，搅拌均匀，将二氧化硒在水溶液中溶解，得到硒酸混合溶液，备用；
(2)制备硒化铜原位包覆泡沫铜集流体：
(2-1)将泡沫铜网进行纯化预处理，步骤如下：
(2-1-1)首先将泡沫铜网使用稀盐酸进行酸洗处理，采用质量百分比浓度为3～5％的稀盐酸，控制温度为20～30℃，酸洗时间为5～10min；
(2-1-2)然后用酒精辅以超声振动对泡沫铜网清洗2～3次，每次10～15min，以清洗其表面的氧化物及油污，再将泡沫铜网放入真空干燥箱中进行干燥，真空干燥温度为60～80℃，干燥时间为5～8h，得到纯化后的泡沫铜网；
(2-2)泡沫铜网加工：
再使用切片机将纯化后的泡沫铜网裁剪成为直径不小于12mm的圆片，用酒精在超声振动清洗至少10min后，得到圆片形式的泡沫铜网，备用；
(2-3)硒化铜原位包覆泡沫铜集流体制备：
采用液相硒化泡沫铜进行表面亲锂改性，将在所述步骤(2-2)加工的圆片形式的泡沫铜网放入在所述步骤(1)中制备的硒酸混合溶液中进行浸泡，取出后直接经真空干燥，得到圆形泡沫铜网，作为硒化铜原位包覆泡沫铜的集流体，备用；
(3)制备硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属电极：
在氩气气氛的手套箱中，将在所述步骤(2)中备用的泡沫铜网与相同直径的单质金属锂片叠在一起，金属锂片的纯度不低于99％，厚度不低于500μm，使用压片机施加10～30MPa的压力，直到泡沫铜网完全嵌入到金属锂片中，将泡沫铜网和金属锂片两者压合在一起，得到硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，备用；
(4)组装锂电池：
采用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，组装对称电池、半电池和全电池中的任意一种锂电池如下：
(4-1)组装对称电池：
对称电池其两边的电极片均为在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，对称电池其两边的电极片由在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极和金属锂片电极；
(4-2)组装半电池：
半电池的正极使用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，负极使用金属锂片电极；
(4-3)组装全电池：
全电池的正极使用钴酸锂电极或涂覆LiFePO4(LFP)的铝箔集流体复合电极，负极使用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极；
上述三种锂电池均在手套箱中组装成扣式电池，手套箱内为氩气气氛，水氧值均不高于0.1ppm；其中对称电池和全电池的电解液为1mol的LiPF6溶于1L的EC:DEC混合溶液的电解液，所述EC:DEC混合溶液的电解液中EC和DEC的体积比为1:2，并含有质量百分比为10％的FEC添加剂；半电池使用的电解液为1mol的LiTFSI溶于1L的DOL:DME混合溶液的电解液，所述DOL:DME混合溶液的电解液中DOL和DME的体积比1:1，并含有质量百分比为2％的LiNO3添加剂。
优选地，在所述步骤(4)中，涂覆LiFePO4(LFP)的铝箔集流体复合电极的制备方法包括以下步骤：
a.将磷酸铁锂粉末、聚偏二氟乙烯(PVDF)和Super-P以8：1：1的重量比进行混合，制作成磷酸铁锂浆料，将搅拌均匀磷酸铁锂浆料使用涂布机涂覆在铝箔集流体表面上，涂覆磷酸铁锂浆料的平均覆载质量不低于7mg·cm-2，使正极材料负载于铝箔集流体上；
b将装载了正极材料的铝箔集流体放在不高于80℃条件下的真空干燥箱中进行真空干燥至少12h，使正极材料与铝箔集流体结合在一起形成磷酸铁锂正极；
c.使用切片机，将磷酸铁锂正极裁制为直径不小于12mm的圆形电极片，从而得到涂覆LiFePO4(LFP)的铝箔集流体复合电极。
优选地，在所述步骤(4)中，各锂电池使用的隔膜均为PP隔膜或者玻璃纤维隔膜。
优选地，在所述步骤(3)中，金属锂片的厚度为0.2～0.7mm。
优选地，在所述步骤(2)中，将泡沫铜网放入硒酸混合溶液中进行浸泡的时间为2～10min。
优选地，在所述步骤(2)中，将在所述步骤(2-2)加工的泡沫铜网放入在所述步骤(1)中制备的硒酸混合溶液中进行浸泡5-10min后，取出放入真空干燥箱中在不高于70℃下干燥至少12h，获得表面硒化铜包覆的泡沫铜网。
一种硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池，由本发明所述硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法制备的锂金属基电池。
优选地，锂金属载体的泡沫铜被硒化铜均匀包裹，没有出现裸Cu表面；泡沫铜网用于锂金属阳极的三维多孔框架。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明通过在液相中反应包覆，使用一层硒化铜，制备了一种用于锂金属阳极的三维多孔框架，通过快速、简单和低成本的方法，成功地装饰了泡沫铜集流体复合电极，提高了锂金属负极的库伦效率和循环性能；
2.本发明泡沫铜为Li提供充足的容纳空间，同时具有硒化铜“亲锂”物质的这种多孔材料诱导金属Li的分布，从而制备的锂金属电池能有效抑制Li枝晶生长并获得优秀的电化学性能；
3.本发明方法具有生产周期短，工艺简单，生产成本低，循环稳定性高的优点，适合推广使用。
附图说明
图1为本发明实施例1中制备方法的示意图。
图2为本发明实施例1中制得的不同集流体在锂铜电池不同倍率下的循环性能图，其中图2(a)图中充放电电流密度为1mA·cm-2，图2(b)图为容量电压曲线；图2(c)图中充放电电流密度为3mA·cm-2；图2(d)图中充放电电流密度为5mA·cm-2。
图3为本发明实施例1中制得的不同集流体应用于对称电池的循环性能图。图中充放电倍率为1mA·cm-2。
图4为本发明实施例1中制得的硒化铜原位包覆泡沫铜的扫描电镜图片。图中分别为50μm和20μm的图片。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例1：
在本实施例中，参见图1，一种硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)合成硒酸混合溶液：
将2质量份的氯铂酸、100质量份的蒸馏水加入到烧杯中，搅拌均匀，将二氧化硒在水溶液中溶解，得到硒酸混合溶液，备用；
(2)制备硒化铜原位包覆泡沫铜集流体：
(2-1)将泡沫铜网进行纯化预处理，步骤如下：
(2-1-1)首先将泡沫铜网使用稀盐酸进行酸洗处理，采用质量百分比浓度为5％的稀盐酸，控制温度为30℃，酸洗时间为10min；
(2-1-2)然后用酒精辅以超声振动对泡沫铜网清洗3次，每次15min，以清洗其表面的氧化物及油污，再将泡沫铜网放入真空干燥箱中进行干燥，真空干燥温度为80℃，干燥时间为8h，得到纯化后的泡沫铜网；
(2-2)泡沫铜网加工：
再使用切片机将纯化后的泡沫铜网裁剪成为直径为12mm的圆片，用酒精在超声振动清洗10min后，得到圆片形式的泡沫铜网，备用；
(2-3)硒化铜原位包覆泡沫铜集流体制备：
采用液相硒化泡沫铜进行表面亲锂改性，将在所述步骤(2-2)加工的圆片形式的泡沫铜网放入在所述步骤(1)中制备的硒酸混合溶液中进行浸泡5min，取出后直接经真空干燥，得到圆形泡沫铜网，作为硒化铜原位包覆泡沫铜的集流体，备用；
(3)制备硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属电极：
在氩气气氛的手套箱中，将在所述步骤(2)中备用的泡沫铜网与相同直径的厚度为0.5mm的单质金属锂片叠在一起，金属锂片的纯度大于99％，厚度为500μm，使用压片机施加30MPa的压力，直到泡沫铜网完全嵌入到金属锂片中，将泡沫铜网和金属锂片两者压合在一起，得到硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，即三维多孔铜集流体/锂金属复合电极，备用；
(4)组装锂电池：
采用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极作为对称电池的负极，采用的是CR2032纽扣电池壳，分别装配Li/Cu和Li/Li扣式电池，整个过程都要在充满氩气的手套箱内，手套箱内为氩气气氛，水氧值均为0.1ppm；组装的电池主要由正极壳、负极壳、正极、负极、隔膜、电解液以及不锈钢弹簧片和不锈钢垫片等部分组成。组装的顺序按照正极壳/正极/隔膜/负极/不锈钢垫片/不锈钢弹簧片/负极壳。所用隔膜为PP隔膜，将电解液滴在隔膜上，使隔膜充分浸润。其中，使用的电解液为所用电解液为1,3-二氧戊环(DOL)/乙二醇二甲醚(DME)基二(三氟甲基磺酸)亚胺锂(LiTFSI)电解液，将1mol的LiTFSI溶于1L的DOL:DME混合溶液的电解液，所述DOL:DME混合溶液的电解液中DOL和DME的体积比1:1，并含有质量百分比为2％的LiNO3添加剂。
实验测试分析：
对本实施例制得的硒化铜原位包覆泡沫铜网组装的对称电池进行性能测试，得到其在不同电流密度下的循环性能及所述对称电池的循环性能图，如图2和图3所示。
从图2中看出，本实施例在电流密度为1mA·cm-2，容量为1mAh·cm-2的半电池中，硒化铜原位包覆泡沫铜在80多个循环中显示超过95％的CE。在极化电压曲线里面也表现出最小的极化电压。即使在电流密度为3和5mA·cm-2，容量为3mAh·cm-2和5mAh·cm-2的情况下，硒化铜原位包覆泡沫铜的CE也能达到96％以上。当在对称电池中循环时，硒化铜原位包覆泡沫铜电极在电流密度为1mAcm-2、容量为1mAhcm-2的情况下，在超过200h的电压滞后低于200mV。
从图4中能看出，在硒化铜原位包覆泡沫铜中，泡沫铜被硒化铜均匀包裹，没有出现裸泡沫铜表面。
本实施例将泡沫铜被硒化铜均匀包裹，由泡沫铜为Li提供充足的容纳空间，同时具有硒化铜“亲锂”物质的这种多孔材料诱导金属Li的分布，从而制备的锂金属电池能有效抑制Li枝晶生长并获得优秀的电化学性能。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图1，一种硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)合成硒酸混合溶液：
将5质量份的氯铂酸、80质量份的蒸馏水加入到烧杯中，搅拌均匀，将二氧化硒在水溶液中溶解，得到硒酸混合溶液，备用；
(2)制备硒化铜原位包覆泡沫铜集流体：
(2-1)将泡沫铜网进行纯化预处理，步骤如下：
(2-1-1)首先将泡沫铜网使用稀盐酸进行酸洗处理，采用质量百分比浓度为3％的稀盐酸，控制温度为20℃，酸洗时间为5min；
(2-1-2)然后用酒精辅以超声振动对泡沫铜网清洗2次，每次10min，以清洗其表面的氧化物及油污，再将泡沫铜网放入真空干燥箱中进行干燥，真空干燥温度为60℃，干燥时间为5h，得到纯化后的泡沫铜网；
(2-2)泡沫铜网加工：
再使用切片机将纯化后的泡沫铜网裁剪成为直径为12mm的圆片，用酒精在超声振动清洗10min后，得到圆片形式的泡沫铜网，备用；
(2-3)硒化铜原位包覆泡沫铜集流体制备：
采用液相硒化泡沫铜进行表面亲锂改性，将在所述步骤(2-2)加工的圆片形式的泡沫铜网放入在所述步骤(1)中制备的硒酸混合溶液中进行浸泡10min，取出后直接经真空干燥，得到圆形泡沫铜网，作为硒化铜原位包覆泡沫铜的集流体，备用；
(3)制备硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属电极：
在氩气气氛的手套箱中，将在所述步骤(2)中备用的泡沫铜网与相同直径的厚度为0.7mm的单质金属锂片叠在一起，金属锂片的纯度大于99％，厚度为500μm，使用压片机施加10MPa的压力，直到泡沫铜网完全嵌入到金属锂片中，将泡沫铜网和金属锂片两者压合在一起，得到硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，即三维多孔铜集流体/锂金属复合电极，备用；
(4)组装锂电池：
采用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极作为对称电池的负极，采用的是CR2032纽扣电池壳，分别装配Li/Cu和Li/Li扣式电池，整个过程都要在充满氩气的手套箱内，手套箱内为氩气气氛，水氧值均为0.1ppm；组装的电池主要由正极壳、负极壳、正极、负极、隔膜、电解液以及不锈钢弹簧片和不锈钢垫片等部分组成。组装的顺序按照正极壳/正极/隔膜/负极/不锈钢垫片/不锈钢弹簧片/负极壳。所用隔膜为PP隔膜，将电解液滴在隔膜上，使隔膜充分浸润。其中，使用的电解液为所用电解液为1,3-二氧戊环(DOL)/乙二醇二甲醚(DME)基二(三氟甲基磺酸)亚胺锂(LiTFSI)电解液，将1mol的LiTFSI溶于1L的DOL:DME混合溶液的电解液，所述DOL:DME混合溶液的电解液中DOL和DME的体积比1:1，并含有质量百分比为2％的LiNO3添加剂。
本实施例采用液相硒化对价格低廉的泡沫铜进行表面亲锂改性，并与锂金属进行复合，利用泡沫铜自身的化学组成、多维穿插结构和良好的电导率及表面层的亲锂性，来达到容纳并均匀锂形核，抑制锂枝晶生长，最终提高锂金属负极的库伦效率和循环性能的目的。该方法具有生产周期短，工艺简单，生产成本低，循环稳定性高的优点。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图1，在步骤(4-3)中进行组装全电池，全电池的正极使用钴酸锂电极或涂覆LiFePO4(LFP)的铝箔集流体复合电极，负极使用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极。组装全电池在手套箱中组装成扣式电池，手套箱内为氩气气氛，水氧值为0.1ppm；其中对称电池和全电池的电解液为1mol的LiPF6溶于1L的EC:DEC混合溶液的电解液，所述EC:DEC混合溶液的电解液中EC和DEC的体积比为1:2，并含有质量百分比为10％的FEC添加剂。
本实施例制备全电池，负极使用硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，泡沫铜可为Li提供充足的容纳空间，同时具有硒化铜“亲锂”物质的这种多孔材料诱导金属Li的分布，从而制备的锂金属电池能有效抑制Li枝晶生长并获得优秀的电化学性能。
实施例四：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，
在本实施例中，参见图1，在步骤(4-3)中进行组装半电池，半电池的正极使用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，负极使用金属锂片电极；半电池使用的电解液为1mol的LiTFSI溶于1L的DOL:DME混合溶液的电解液，所述DOL:DME混合溶液的电解液中DOL和DME的体积比1:1，并含有质量百分比为2％的LiNO3添加剂。
本实施例制备半电池，正极使用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，泡沫铜可为Li提供充足的容纳空间，同时具有硒化铜“亲锂”物质的这种多孔材料诱导金属Li的分布，从而制备的锂金属电池能有效抑制Li枝晶生长并获得优秀的电化学性能。半电池能用于测试改性泡沫铜的沉积/剥离锂的能力。
本实施例制备半电池，正极使用硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，泡沫铜可为Li提供充足的容纳空间，同时具有硒化铜“亲锂”物质的这种多孔材料诱导金属Li的分布，从而制备的锂金属电池能有效抑制Li枝晶生长并获得优秀的电化学性能。
实施例五：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图1，在所述步骤(4)中，涂覆LiFePO4(LFP)的铝箔集流体复合电极的制备方法包括以下步骤：
a.将磷酸铁锂粉末、聚偏二氟乙烯(PVDF)和Super-P以8：1：1的重量比进行混合，制作成磷酸铁锂浆料，将搅拌均匀磷酸铁锂浆料使用涂布机涂覆在铝箔集流体表面上，涂覆磷酸铁锂浆料的平均覆载质量为7mg·cm-2，使正极材料负载于铝箔集流体上；
b将装载了正极材料的铝箔集流体放在为80℃条件下的真空干燥箱中进行真空干燥12h，使正极材料与铝箔集流体结合在一起形成磷酸铁锂正极；
c.使用切片机，将磷酸铁锂正极裁制为直径为12mm的圆形电极片，从而得到涂覆LiFePO4(LFP)的铝箔集流体复合电极。
采用本实施例方法制备的涂覆LiFePO4(LFP)的铝箔集流体复合电极能与在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极形成更好的电极系统，优化充放电性能，使电池系统循环性能好、库伦效率高、安全和稳定。
综合上述实施例可知，从含硒酸溶液中利用泡沫铜制备三维铜基底的硒化铜泡沫集流体的方法步骤依次包括：(1)将二氧化硒在水溶液中溶解；(2)纯化后的泡沫铜浸入溶液中；(3)将浸泡后的改性泡沫铜放入真空干燥箱中干燥；(4)对改性后得到的硒化铜原位包覆的泡沫铜集流体进行锂金属负载以及电化学性能表征。上述实施例采用液相硒化对价格低廉的泡沫铜进行表面亲锂改性，并与锂金属进行复合，利用泡沫铜自身的化学组成、多维穿插结构和良好的电导率及表面层的亲锂性，来达到容纳并均匀锂形核，抑制锂枝晶生长，最终提高锂金属负极的库伦效率和循环性能的目的。该方法具有生产周期短，工艺简单，生产成本低，循环稳定性高的优点。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)合成硒酸混合溶液：
将2～5质量份的氯铂酸，80～100质量份的蒸馏水加入到烧杯中，搅拌均匀得到氯铂酸水溶液，将二氧化硒在所述氯铂酸水溶液中溶解，得到硒酸混合溶液，备用；
(2)制备硒化铜原位包覆泡沫铜集流体：
(2-1)将泡沫铜网进行纯化预处理，步骤如下：
(2-1-1)首先将泡沫铜网使用稀盐酸进行酸洗处理，采用质量百分比浓度为3～5％的稀盐酸，控制温度为20～30℃，酸洗时间为5～10min；
(2-1-2)然后用酒精辅以超声振动对泡沫铜网清洗2～3次，每次10～15min，以清洗其表面的氧化物及油污，再将泡沫铜网放入真空干燥箱中进行干燥，真空干燥温度为60～80℃，干燥时间为5～8h，得到纯化后的泡沫铜网；
(2-2)泡沫铜网加工：
再使用切片机将纯化后的泡沫铜网裁剪成为直径不小于12mm的圆片，用酒精在超声振动清洗至少10min后，得到圆片形式的泡沫铜网，备用；
(2-3)硒化铜原位包覆泡沫铜集流体制备：
采用液相硒化泡沫铜进行表面亲锂改性，将在所述步骤(2-2)加工的圆片形式的泡沫铜网放入在所述步骤(1)中制备的硒酸混合溶液中进行浸泡，取出后直接经真空干燥，得到圆形泡沫铜网，作为硒化铜原位包覆泡沫铜的集流体，备用；
(3)制备硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属电极：
在氩气气氛的手套箱中，将在所述步骤(2)中备用的泡沫铜网与相同直径的单质金属锂片叠在一起，金属锂片的纯度不低于99％，厚度不低于500μm，使用压片机施加10～30MPa的压力，直到泡沫铜网完全嵌入到金属锂片中，将泡沫铜网和金属锂片两者压合在一起，得到硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，备用；
(4)组装锂电池：
采用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，组装对称电池、半电池和全电池中的任意一种锂电池如下：
(4-1)组装对称电池：
对称电池其两边的电极片均为在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，对称电池其两边的电极片由在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极和金属锂片电极；
(4-2)组装半电池：
半电池的正极使用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极，负极使用金属锂片电极；
(4-3)组装全电池：
全电池的正极使用钴酸锂电极或涂覆LiFePO4(LFP)的铝箔集流体复合电极，负极使用在所述步骤(3)中制备的硒化铜原位包覆泡沫铜/锂金属复合电极；
上述步骤(4-1)、步骤(4-2)、步骤(4-3)中制备的三种锂电池均在手套箱中组装成扣式电池，手套箱内为氩气气氛，水氧值均不高于0.1ppm；其中对称电池和全电池的电解液为1mol的LiPF6溶于1L的EC:DEC混合溶液的电解液，所述EC:DEC混合溶液的电解液中EC和DEC的体积比为1:2，并含有质量百分比为10％的FEC添加剂；半电池使用的电解液为1mol的LiTFSI溶于1L的DOL:DME混合溶液的电解液，所述DOL:DME混合溶液的电解液中DOL和DME的体积比1:1，并含有质量百分比为2％的LiNO3添加剂。
2.根据权利要求1所述硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，涂覆LiFePO4(LFP)的铝箔集流体复合电极的制备方法包括以下步骤：
a.将磷酸铁锂粉末、聚偏二氟乙烯(PVDF)和Super-P以8：1：1的重量比进行混合，制作成磷酸铁锂浆料，将搅拌均匀磷酸铁锂浆料使用涂布机涂覆在铝箔集流体表面上，涂覆磷酸铁锂浆料的平均覆载质量不低于7mg·cm-2，使正极材料负载于铝箔集流体上；
b将装载了正极材料的铝箔集流体放在不高于80℃条件下的真空干燥箱中进行真空干燥至少12h，使正极材料与铝箔集流体结合在一起形成磷酸铁锂正极；
c.使用切片机，将磷酸铁锂正极裁制为直径不小于12mm的圆形电极片，从而得到涂覆LiFePO4(LFP)的铝箔集流体复合电极。
3.根据权利要求1所述硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，各锂电池使用的隔膜均为PP隔膜或者玻璃纤维隔膜。
4.根据权利要求1所述硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，金属锂片的厚度为0.2～0.7mm。
5.根据权利要求1所述硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，将泡沫铜网放入硒酸混合溶液中进行浸泡的时间为2～10min。
6.根据权利要求5所述硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2-3)中，将在所述步骤(2-2)加工的泡沫铜网放入在所述步骤(1)中制备的硒酸混合溶液中进行浸泡5-10min后，取出放入真空干燥箱中在不高于70℃下干燥至少12h，获得表面硒化铜包覆的泡沫铜网。
7.一种硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池，其特征在于，由权利要求1～5中任意一项所述硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池的制备方法制备的锂金属基电池。
8.根据权利要求7所述硒化铜原位包覆泡沫铜作为锂金属载体的锂金属基电池，其特征在于：锂金属载体的泡沫铜被硒化铜均匀包裹，没有出现裸Cu表面；泡沫铜网用于锂金属阳极的三维多孔框架。
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