CN213692114U - 氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，包括集流体，集流体包括泡沫镍、氧化锌层和锂金属层，氧化锌层和锂金属层顺次固定在泡沫镍外侧。泡沫镍弯折设置，形成圆形或正多边形，进一步增大阳极片的比表面积，提升导电效率。集流体处还固定连接有锂箔，锂箔所在平面与集流体所在平面平行。本实用新型提供了一种新型的氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，在泡沫镍表面依次固定氧化锌层和锂金属层，能够有效抑制锂金属阳极在循环过程中的体积膨胀，并有效调控锂的均匀镀覆/剥离，且阳极片整体具有较大的比表面积，有利于电子和离子的运输，具有优良的电化学性能，具有极高的经济价值。

Description

氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片

技术领域

本实用新型涉及电化学技术领域，具体涉及一种氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片。

背景技术

随着城市环境的污染加重和传统化石燃料的逐渐消耗，人们对高能量密度存储设备的需求与日剧增。锂离子电池已经对我们的日常生活产生了深远的影响，然而固有的局限性使其难以满足便携式电子产品、电动汽车和电网规模储能的日益增长的需求。因此，人们开始研究锂离子以外的化学物质，使其能够得到商业应用。随着相关研究工具和基于纳米技术的解决方案的发展，金属锂的安全问题得到了很好的解决，其已成为下一代锂电池的热门材料之一。

金属锂（Li）具有最高的理论容量（3860 mA h g^-1或2061 mA h cm^-3）和最低的电化学势（相对于标准氢电极为-3.04 V）, 是锂电池阳极的最佳选择。最先进的锂离子电池可达到的比能量约为250 Wh kg^-1，比汽油的实用价值低一个数量级。一旦用Li代替阳极，得到的Li-LMO电池（其中LMO是锂过渡金属氧化物）可以提供约440 Wh kg^-1的比能。此外，-（锂-硫）Li-S和（锂-空）Li-air系统可以进一步将比能提高到650 Wh kg^-1和950 Wh kg^-1。

Li核的初始尺寸和枝晶生长速率随局部电流密度而变化，人们广泛研究了3D导电骨架以适应“无主体”的Li金属。一方面，多孔3D骨架结构可以为锂沉积提供足够的空间并使体积膨胀最小化。另一方面，多孔网络可以有效地降低面电流密度，有利于抑制锂枝晶的生长。然而，金属铜和大多数碳材料通常对熔融的锂显示出较差的润湿性，因此需要进行电化学过程以预先将金属锂镀入其中。但是，这种繁琐的预沉积过程是3D基体设计实现其实际应用的关键限制。相反，通过热预储存锂将金属Li捕获在亲锂的骨架中可能为该领域提供了另外一条道路。最初，人们发现镍泡沫可用作热预存储锂的稳定基质。但是，由于缺乏亲锂表面，其电化学性能仍然不理想。因此，可能需要通过一种新型阳极片，以克服成核障碍并指导均匀的Li沉积。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，其结构简单、设计合理，具有良好的应用前景。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，包括集流体，所述集流体包括泡沫镍、氧化锌层和锂金属层，所述氧化锌层和锂金属层顺次固定在泡沫镍外侧。

所述泡沫镍弯折设置，形成圆形或正多边形，进一步增大阳极片的比表面积，提升导电效率。

所述泡沫镍的厚度为0.6mm-2.5mm，其内部孔道的孔径为5μm-15μm，既能起到较强的支撑作用，又能在锂金属沉积/剥离的过程中诱导成核。

所述氧化锌层厚度为2μm-10μm，微米级氧化锌保证电池电极厚度不会太大，使阳极片能应用与更多场景中。

所述氧化锌层朝向锂金属层的一侧呈连续的“W”形，增大氧化锌层与锂金属层之间的接触面积，增强二者连接的稳固程度。

所述锂金属层朝向氧化锌的一侧呈与氧化锌层相对应的“W”形。

所述锂金属层的厚度为3μm-8μm。

所述集流体处还固定连接有锂箔，锂箔所在平面与集流体所在平面平行。

所述锂箔的形状为圆形、长方形或三角形，锂箔的面积比集流体的截面面积大1/5-1/3，便于对阳极片整体的固定。

所述泡沫镍能用同规格的泡沫铜或碳纤维纸代替，在保证使用效果的同时有效降低阳极片的使用成本。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供了一种新型的氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，在泡沫镍表面依次固定氧化锌层和锂金属层，能够有效抑制锂金属阳极在循环过程中的体积膨胀，并有效调控锂的均匀镀覆/剥离，且阳极片整体具有较大的比表面积，有利于电子和离子的运输，具有优良的电化学性能，具有极高的经济价值。

附图说明

图1是本阳极片的结构示意图；

其中，1.泡沫镍；2.氧化锌层；3.锂金属层；4.锂箔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，包括集流体，集流体包括泡沫镍1、氧化锌层2和锂金属层3，氧化锌层2和锂金属层3顺次固定在泡沫镍1外侧。泡沫镍1弯折设置，形成圆形或正多边形，进一步增大阳极片的比表面积，提升导电效率。集流体处还固定连接有锂箔4，锂箔4所在的平面与集流体所在平面平行。锂箔4的形状为圆形、长方形或三角形，锂箔4的面积比集流体的截面面积大1/5-1/3，便于对阳极片整体的固定。

泡沫镍1的厚度为0.6mm-2.5mm，其内部孔道的孔径为5μm-15μm，既能起到较强的支撑作用，又能在锂金属沉积/剥离的过程中诱导成核。氧化锌层2厚度为2μm-10μm，微米级氧化锌保证电池电极厚度不会太大，使阳极片能应用与更多场景中；氧化锌层2朝向锂金属层3的一侧呈连续的“W”形，增大氧化锌层2与锂金属层3之间的接触面积，增强二者连接的稳固程度。锂金属层3朝向氧化锌层2的一侧呈与氧化锌层2相对应的“W”形；锂金属层3的厚度为3μm-8μm。

泡沫镍1能用同规格的泡沫铜或碳纤维纸代替，在保证使用效果的同时有效降低阳极片的使用成本。

具体使用时，按照如图所示结构将阳极片组装成型，并利用锂箔4对阳极片进行固定即可。锂箔4可设置位于集流体一侧或互相对应的两侧，便于进一步增加固定效果，有效延长装置整体的使用寿命。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，包括集流体，其特征是，所述集流体包括泡沫镍、氧化锌层和锂金属层，所述氧化锌层和锂金属层顺次固定在泡沫镍外侧。

2.如权利要求1所述的氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，其特征是，所述泡沫镍弯折设置，形成圆形或正多边形。

3.如权利要求1所述的氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，其特征是，所述泡沫镍的厚度为0.6mm-2.5mm，其内部孔道的孔径为5μm-15μm。

4.如权利要求1所述的氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，其特征是，所述氧化锌层厚度为2μm-10μm。

5.如权利要求1所述的氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，其特征是，所述氧化锌层朝向锂金属层的一侧呈连续的“W”形。

6.如权利要求5所述的氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，其特征是，所述锂金属层朝向氧化锌的一侧呈与氧化锌层相对应的“W”形。

7.如权利要求1所述的氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，其特征是，所述锂金属层的厚度为3μm-8μm。

8.如权利要求1所述的氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，其特征是，所述集流体处还固定连接有锂箔，锂箔所在平面与集流体所在平面平行。

9.如权利要求8所述的氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，其特征是，所述锂箔的形状为圆形、长方形或三角形，锂箔的面积比集流体的截面面积大1/5-1/3。

10.如权利要求1所述的氧化锌包覆泡沫镍锂金属阳极片，其特征是，所述泡沫镍能用同规格的泡沫铜或碳纤维纸代替。

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