【技術實現步驟摘要】
本公開涉及鋰離子電池領域，具體地，涉及一種柔性鋰電負極及其制備方法和應用。
技術介紹
1、鋰電池的電芯部分一般由正極、負極、電解質和隔膜四大部分主材組成，除此之外，還包括集流體、極耳、鋁塑膜和保護膠紙等一些輔材。目前消費類鋰電池所用負極集流體為cu箔，柔性彎折會導致cu箔斷片失效。
2、負極材料是鋰離子電池的一個重要組成部分，其自身的性能對電池的綜合性能有著非常關鍵的影響。研究發現，作為鋰離子的接收端，理想的負極材料應該具有較低的電勢電位，穩定的主體結構，較高的充放電比容量，較高的電子電導率和離子電導率，與電解液和粘結劑有較好的兼容性，資源豐富，價格低廉，無任何副作用。但是現有石墨負極克容量低，導致能量密度低等。
技術實現思路
1、本公開的目的在于提供一種柔性鋰電負極，能夠保證克容量高的前提下具有高的導電性。
2、為了實現上述目的，本公開的第一方面提供了一種柔性鋰電負極，所述柔性鋰電負極包括負極集流體、包覆于所述負極集流體表面的多孔碳層和包覆于所述多孔碳層表面的雙過渡金屬氧化物層，所述負極集流體為碳布。
3、可選地，所述多孔碳層的厚度為200～300nm，孔容為500～1000m2/g，孔的可幾孔孔徑在10-～50nm的范圍內。
4、可選地，所述雙過渡金屬氧化物層的厚度為100～200nm；所述雙過渡金屬氧化物層為鈷鎳雙金屬氧化物層、鈷錳雙金屬氧化物層和鎳錳雙金屬氧化物層中的一種。
5、可選地，所述雙過渡金屬氧化物層為鎳鈷
6、可選地，所述碳布為的含碳量大于95重量％。
7、本公開的第二方面提供了一種柔性鋰電負極的制備方法，該方法包括以下步驟：
8、s1、制備表面活化的碳布；
9、s2、將所述表面活化的碳布浸漬于含有2-甲基咪唑和第一金屬組分的水溶液中，得到浸漬后的第一物料；將所述第一物料進行第一干燥處理，得到表面生長有第一金屬組分有機骨架的碳布；
10、s3、將所述表面生長有第一金屬組分有機骨架的碳布浸漬于含有第一金屬組分和第二金屬組分的醇溶液中，得到浸漬后的第二物料；將所述第二物料依次進行第二干燥處理和洗滌處理，得到第三物料；
11、s4、將所述第三物料進行第三干燥處理和焙燒處理，得到柔性鋰電負極。
12、可選地，步驟s2中，所述含有2-甲基咪唑和第一金屬組分的水溶液中，2-甲基咪唑的濃度為0.4～0.8mol/l，所述第一金屬組分的濃度為25～40mmol/l；步驟s3中，所述含有第一金屬組分和第二金屬組分的有機溶液中，所述第一金屬組分的濃度為15～20mmol/l；所述第二金屬組分的濃度為15～20mmol/l。
13、可選地，所述含有第一金屬組分和第二金屬組分的醇溶液為含有第一金屬組分和第二金屬組分的無水乙醇溶液。
14、可選地，第一金屬組分和所述第二金屬組分各自獨立的選自鈷、鎳和錳中的至少一種。
15、可選地，所述第一金屬組分為鈷，所述第二金屬組分為鎳。
16、可選地，步驟s2中，所述浸漬的條件包括：溫度為22～28℃，時間為4～8h；所述第一干燥處理的條件包括：溫度為55～65℃，時間為12～24h；步驟s3中，所述浸漬的條件包括：溫度為20～30℃，時間為4～8h；所述第二干燥處理的條件包括：溫度為55～65℃，時間為12～24h；所述洗滌處理包括：將所述第二干燥處理后的物料依次使用去離子水和無水乙醇洗滌；步驟s4中，所述第三干燥處理的條件包括：溫度為55～65℃，時間為12～24h；所述焙燒處理的條件包括：在惰性氣氛下進行焙燒，焙燒溫度為350～400℃，焙燒時間為4～6h，所述惰性氣氛選自氬氣氣氛。
17、可選地，碳布進行表面活化的步驟包括：將碳布置于第一有機溶劑中進行第一超聲處理后，置于第二有機溶劑中進行第二超聲處理，得到洗滌后的碳布；將所述洗滌后的碳布真空干燥后，置于酸液中進行酸洗，得到初活化的碳布；將所述初活化的碳布依次進行洗滌處理和真空干燥，得到活化的碳布。
18、可選地，所述第一超聲處理的條件包括：時間為20～30min，超聲頻率為20～25khz；所述第二超聲處理的條件包括：時間為20～30min，超聲頻率為20～25khz；所述洗滌處理的步驟包括：將所述初活化的碳布依次使用去離子水和無水乙醇進行洗滌；所述第一有機溶劑選自c2～c6的酮；所述第二有機溶劑選自c1～c6的醇；所述酸液的h+的濃度為2～3mol/l，所述酸液選自硝酸、鹽酸和硫酸中的至少一種。
19、可選地，所述第一有機溶劑為丙酮；所述第二有機溶劑為無水乙醇；所述酸液為硝酸。
20、本公開的第三方面提供了一種柔性鋰離子電池，所述柔性鋰離子電池包括柔性鋰電負極，所述柔性鋰電負極為前述的柔性鋰電負極或前述柔性鋰電負極的制備方法制備得到的柔性鋰電負極。
21、本公開的第四方面提供了一種終端設備，所述終端設備包括柔性鋰離子電池，所述柔性鋰離子電池為前述的柔性鋰離子電池。
22、通過上述技術方案，本公開的柔性鋰電負極，以碳布作為負極集流體，可以實現柔性彎折；同時本公開在負極集流體表面包覆多孔碳層和雙過渡金屬氧化物層，該柔性鋰電負極克容量高，可實現高能量密度，同時具有好的倍率性和循環穩定性。
23、本公開的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
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1.一種柔性鋰電負極，其特征在于，所述柔性鋰電負極包括負極集流體、包覆于所述負極集流體表面的多孔碳層和包覆于所述多孔碳層表面的雙過渡金屬氧化物層，所述負極集流體為碳布。
2.根據權利要求1所述的柔性鋰電負極，其中，所述多孔碳層的厚度為200～300nm，孔容為500～1000m2/g，孔的孔徑在10～50nm的范圍內。
3.根據權利要求1所述的柔性鋰電負極，其中，所述雙過渡金屬氧化物層的厚度為100～200nm；所述雙過渡金屬氧化物層為鈷鎳雙金屬氧化物層、鈷錳雙金屬氧化物層和鎳錳雙金屬氧化物層中的一種。
4.根據權利要求1或3所述的柔性鋰電負極，其中，所述雙過渡金屬氧化物層為鎳鈷雙金屬氧化物層，所述鎳鈷雙金屬氧化物層中，鎳元素和鈷元素的摩爾比為1∶1～1.5。
5.根據權利要求1所述的柔性鋰電負極，其中，所述碳布的含碳量大于95重量％。
6.一種柔性鋰電負極的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的制備方法，其中，步驟S2中，所述含有2-甲基咪唑和第一金屬組分的水溶液中，2-甲基咪
8.根據權利要求6所述的制備方法，其中，所述含有第一金屬組分和第二金屬組分的醇溶液為含有第一金屬組分和第二金屬組分的無水乙醇溶液。
9.根據權利要求6所述的制備方法，其中，所述第一金屬組分和所述第二金屬組分各自獨立的選自鈷、鎳和錳中的至少一種。
10.根據權利要求6或9所述的制備方法，其中，所述第一金屬組分為鈷，所述第二金屬組分為鎳。
11.根據權利要求6所述的制備方法，其中，步驟S2中，所述浸漬的條件包括：溫度為22～28℃，時間為4～8h；所述第一干燥處理的條件包括：溫度為55～65℃，時間為12～24h；
12.根據權利要求6所述的制備方法，其中，碳布進行表面活化的步驟包括：將碳布置于第一有機溶劑中進行第一超聲處理后，置于第二有機溶劑中進行第二超聲處理，得到洗滌后的碳布；將所述洗滌后的碳布真空干燥后，置于酸液中進行酸洗，得到初活化的碳布；將所述初活化的碳布依次進行洗滌處理和真空干燥，得到活化的碳布。
13.根據權利要求12所述的制備方法，其中，所述第一超聲處理的條件包括：時間為20～30min，超聲頻率為20～25kHz；所述第二超聲處理的條件包括：時間為20～30min小時，超聲頻率為20～25kHz；所述洗滌處理的步驟包括：將所述初活化的碳布依次使用去離子水和無水乙醇進行洗滌；
14.根據權利要求13所述的制備方法，其中，所述第一有機溶劑為丙酮；所述第二有機溶劑為無水乙醇；所述酸液為硝酸。
15.一種柔性鋰離子電池，其特征在于，所述柔性鋰離子電池包括柔性鋰電負極，所述柔性鋰電負極為權利要求1-5任意一項所述的柔性鋰電負極或權利要求6-14任意一項所述柔性鋰電負極的制備方法制備得到的柔性鋰電負極。
16.一種終端設備，其特征在于，所述終端設備包括柔性鋰離子電池，所述柔性鋰離子電池為權利要求15所述的柔性鋰離子電池。
...【技術特征摘要】
1.一種柔性鋰電負極，其特征在于，所述柔性鋰電負極包括負極集流體、包覆于所述負極集流體表面的多孔碳層和包覆于所述多孔碳層表面的雙過渡金屬氧化物層，所述負極集流體為碳布。
2.根據權利要求1所述的柔性鋰電負極，其中，所述多孔碳層的厚度為200～300nm，孔容為500～1000m2/g，孔的孔徑在10～50nm的范圍內。
3.根據權利要求1所述的柔性鋰電負極，其中，所述雙過渡金屬氧化物層的厚度為100～200nm；所述雙過渡金屬氧化物層為鈷鎳雙金屬氧化物層、鈷錳雙金屬氧化物層和鎳錳雙金屬氧化物層中的一種。
4.根據權利要求1或3所述的柔性鋰電負極，其中，所述雙過渡金屬氧化物層為鎳鈷雙金屬氧化物層，所述鎳鈷雙金屬氧化物層中，鎳元素和鈷元素的摩爾比為1∶1～1.5。
5.根據權利要求1所述的柔性鋰電負極，其中，所述碳布的含碳量大于95重量％。
6.一種柔性鋰電負極的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的制備方法，其中，步驟s2中，所述含有2-甲基咪唑和第一金屬組分的水溶液中，2-甲基咪唑的濃度為0.4～0.8mol/l，所述第一金屬組分的濃度為25～40mmol/l；
8.根據權利要求6所述的制備方法，其中，所述含有第一金屬組分和第二金屬組分的醇溶液為含有第一金屬組分和第二金屬組分的無水乙醇溶液。
9.根據權利要求6所述的制備方法，其中，所述第一金屬組分和所述第二金屬組分各自獨立的選自鈷、鎳和錳中的至少一種。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：薛曉蕾，
申請(專利權)人：北京小米移動軟件有限公司，
類型：發明
國別省市：
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