CN111900355A - 一种锂离子电池炭负极及其制备方法和应用 - Google Patents

一种锂离子电池炭负极及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池负极技术领域，提供了一种锂离子电池炭负极的制备方法，包括以下步骤：将嵌锂炭材料与MXene分散液混合得到混合浆料；并限定了嵌锂炭材料与MXene的质量比、所述嵌锂炭材料的粒径、MXene的片层直径和片层层数；将得到的混合浆料涂覆在金属集流体上，干燥后得到锂离子电池炭负极。本发明提供的方法利用溶剂蒸发纳米片层自组装成膜的原理，在金属集流体上构筑起MXene片层和嵌锂炭材料组成的三维导电网络结构。其中，MXene作为导电剂、粘结剂和辅助活性组分，能够替代常规的高分子粘结剂和导电剂，可提高电极的电导率，相较于传统方法制备的嵌锂炭电极，大大地改善了电极的储锂性能。

Description

一种锂离子电池炭负极及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及电池负极技术领域，尤其涉及一种锂离子电池炭负极及其制备方法和应用。
背景技术
锂离子电池作为一种清洁高效的储能装置，具有能量密度高、使用寿命长、安全性好等优点，现已占领了便携式电子设备的市场，广泛应用于移动电话、医疗、军事设备等领域。炭材料成本低廉，制备工艺简单，环境友好，是最常用的锂离子电池负极材料，已实现工业化生产。传统炭电极的成型工艺是利用绝缘的高分子粘结剂(PVDF、CMC等)将炭材料粘结成型，涂覆在金属集流体上，为了增加电极的导电性，一般需额外加入5～10wt％的导电剂。但是，该电极具有明显的不足：一方面，高分子粘结剂(PVDF、CMC等)为绝缘体，会增加电极的内阻，降低电池的功率密度；另一方面，粘结剂和导电剂均为非活性组分，不提供容量，不利于电池能量密度的提升。
过渡金属碳化物或氮化物，简称MXene，是一种新型二维材料，于2011年被首次发现。它具有高导电性、良好亲水性和机械性能的特点，同时组分灵活可调，尺寸可控，在二次电池和超级电容器的电极材料的应用方面展现出巨大的潜力。MXene的二维片层结构使其在电极成型方面也受到了很多的关注。得益于其独特的二维结构，MXene溶液可以通过真空抽滤的方式制备柔性自支撑膜电极，直接应用于二次电池和超级电容器中，也可以与活性炭制备超级电容器电极。文章MXene-Bonded Activated Carbon as a FlexibleElectrode for High-Performance Supercapacitors(Lanyong Yu,Yury Gogotsi,BinXu,et al,ACS Energy Lett.2018,3,1597-1603)中将活性炭与MXene液相分散，真空抽滤制备得到柔性一体化AC/MXene膜，直接用作超级电容器电极能够在一定程度上提高电极的性能，但是，此制备方法受制于抽滤设备的限制，一次只能制备小面积的电极，不能大面积制备。
可见，现有的电极制备工艺是将混合溶液通过真空抽滤的方式成膜，该膜电极的尺寸受制于抽滤设备的限制，厚度也仅限于几微米到几十微米，而且抽滤时间过长，无法批量化连续生产大面积的电极，限制了该电极的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有优异电化学性能的锂离子电池炭负极及其制备方法和应用，并且该制备方法能够批量化连续生产大面积的锂离子电池炭负极。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种锂离子电池炭负极的制备方法，包括以下步骤：
(1)将嵌锂炭材料与MXene分散液混合得到混合浆料；所述嵌锂炭材料与MXene分散液中的MXene的质量比为(5～19):1；所述嵌锂炭材料的粒径为0.5～3μm；所述MXene片层的直径为5～30μm；所述的MXene的片层层数为1～5层；
(2)将所述步骤(1)得到的混合浆料涂覆在金属集流体上，干燥后得到锂离子电池炭负极。
优选地，所述步骤(1)中的嵌锂炭材料包括天然石墨、人造石墨、硬炭、软炭和中间相炭微球中的一种或多种。
优选地，所述步骤(1)中的MXene包括Ti3C2Tx、Ti2CTx、Ti2NTx、Ti3N2Tx、V2CTx、Mo2CTx、Nb2CTx、Nb4C3Tx、Cr2CTx、Mo2TiC2Tx和Mo2Ti2C3Tx中的一种或多种。
优选地，所述步骤(1)中的MXene分散液的浓度为1～20mg/mL。
优选地，所述步骤(1)中MXene分散液的溶剂包括去离子水、二甲基甲酰胺、氮甲基吡咯烷酮、异丙醇、乙醇、四氢呋喃和二甲基亚砜中的一种或多种。
优选地，所述步骤(2)中的涂覆包括流延、刮涂或挤压式涂布。
优选地，所述步骤(2)中的金属集流体包括铜箔或泡沫铜。
优选地，所述步骤(2)中的干燥的温度为25～120℃，干燥的时间为4～20h。
本发明还提供了上述制备方法制备得到的锂离子电池炭负极，包括金属集流体和附着于所述金属集流体表面的嵌锂炭材料和MXene；所述金属集流体的厚度为4～10μm；附着于所述金属集流体表面的所述嵌锂炭材料和MXene的厚度为30～200μm。
本发明还提供了上述技术方案所述的锂离子电池炭负极在锂离子电池中的应用，所述锂离子电池的电解液体系为六氟磷酸锂溶于酯类和醚类溶剂。
有益效果：
本发明提供一种锂离子电池炭负极的制备方法，包括以下步骤：将嵌锂炭材料与MXene分散液混合得到混合浆料；所述嵌锂炭材料与MXene分散液中的MXene的质量比为(5～19):1；所述嵌锂炭材料的粒径为0.5～3μm；所述MXene片层的直径为5～30μm；所述的MXene的片层层数为1～5层；将得到的混合浆料涂覆在金属集流体上，干燥后得到锂离子电池炭负极。本发明提供的方法利用溶剂蒸发纳米片层自组装成膜的原理，在金属集流体上构筑起MXene片层和嵌锂炭材料组成的三维导电网络结构。在本发明中，MXene作为导电剂、粘结剂和辅助活性组分，能够替代常规的高分子粘结剂和导电剂，可提高电极的电导率。嵌锂炭材料作为活性物质，本发明通过限定嵌锂炭材料的用量和粒径，可以提高电极的比容量。本发明限定MXene的片层直径和片层层数能够保证MXene对嵌锂炭材料的包裹，形成三维导电网络结构。嵌锂炭材料与MXene的质量比为(5～19):1，能够使电极具有较高的比容量和优异的倍率性能。本发明针对聚合物粘结剂制备活性炭电极时的缺点，以嵌锂炭材料为活性材料，MXene为导电粘结剂和辅助活性组分，形成了嵌锂炭材料嵌入MXene片层间形成的三维导电网络结构，可促进电子/离子的传输，改善电池的功率密度；避免了粘结剂和导电剂等非活性组分的加入，同时可提供额外的储锂活性位点，有助于提升电池的能量密度，因此该电极具有比传统以高分子聚合物为粘结剂的电极更加优异的电化学性能。实验结果表明，本发明所制备的以MXene为多功能导电粘结剂的锂离子电池炭负极在0.1C的电流密度下，储锂容量高达404.5mAh/g，而以PVDF为粘结剂制备的硬炭电极储锂容量仅为360.3mAh/g。相较于传统方法制备的硬炭电极，以MXene为多功能导电粘结剂显著提高了电极的储锂容量。
本发明提供的锂离子电池炭负极的制备方法，操作简单，且能够根据实际需要一次性制备出大面积连续的锂离子电池炭负极，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为混合浆料在金属集流体上流延后的照片；
图2为实施例1制备的锂离子电池炭负极的SEM图；
图3为实施例1制备的锂离子电池炭负极组装的电池在0.1C电流密度下的充放电曲线；
图4为对比例1以PVDF为粘结剂制得的硬炭电极的SEM图；
图5为对比例1制备的电极组装的电池在0.1C电流密度下的充放电曲线；
图6为实施例2制备的锂离子电池炭负极组装成的电池在0.1C电流密度下的充放电曲线；
图7为实施例3制备的锂离子电池炭负极组装的电池在0.1C电流密度下的充放电曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种锂离子电池炭负极的制备方法，包括以下步骤：
(1)将嵌锂炭材料与MXene分散液混合得到混合浆料；所述嵌锂炭材料与MXene分散液中的MXene的质量比为(5～19):1；所述嵌锂炭材料的粒径为0.5～3μm；所述MXene片层的直径为5～30μm；所述的MXene的片层层数为1～5层；
(2)将所述步骤(1)得到的混合浆料涂覆在金属集流体上，干燥后得到锂离子电池炭负极。
本发明将嵌锂炭材料与MXene分散液混合得到混合浆料。
在本发明中，所述嵌锂炭材料的粒径为0.5～3μm，优选为1～2μm。在本发明中，嵌锂炭材料作为电极的活性物质，所述嵌锂炭材料的粒径优选为上述范围时，能够被MXene的片层包裹，形成三维导电网络，可促进电子/离子的传输，改善电池的功率密度。
在本发明中，所述嵌锂炭材料优选包括天然石墨、人造石墨、硬炭、软炭和中间相炭微球(MCMB)中的一种或多种。本发明对上述嵌锂炭材料的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知，能够具有上述粒径范围的市售产品即可。
在本发明中，当所述嵌锂炭材料的粒径不在上述范围时，本发明优选对所述嵌锂炭材料进行破碎处理，使所述嵌锂炭材料的粒径达到上述粒径范围。本发明对所述破碎处理的操作没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的破碎处理的操作即可。在本发明中，所述破碎优选包括球磨。
在本发明中，所述MXene的片层直径为5～30μm，优选为10～25μm，更优选为10～20μm。在本发明中，所述MXene在锂离子电池炭负极中作为导电粘结剂，起到包裹嵌锂炭材料的作用，在同样的质量下，片层直径越大，能与越多的嵌锂炭材料接触，电化学性能越好。在本发明中，当所述MXene的片层直径为上述范围时，能够充分包裹上述粒径的嵌锂炭材料，形成三维导电网络，可促进电子/离子的传输，改善电池的功率密度。
在本发明中，所述MXene的片层层数为1～5层，优选为1～3层，更优选为1～2层。在本发明中，所述MXene在锂离子电池炭负极中作为导电粘结剂，起到包裹嵌锂炭材料的作用。在本发明中，所述MXene的片层层数为上述范围时，能够为嵌锂炭材料提供支撑，形成三维导电网络，可促进电子/离子的传输，改善电池的功率密度。
在本发明中，所述嵌锂炭材料与MXene分散液中的MXene的质量比为(5～19):1，优选为(8～17)：1，更优选为(10～15)：1。在本发明中，MXene用作导电粘结剂，能够包裹嵌锂炭材料，当所述嵌锂炭材料与所述MXene的质量比为上述范围时，能够保证锂离子电池炭负极的电化学性能。
在本发明中，所述MXene优选包括Ti3C2Tx、Ti2CTx、Ti2NTx、Ti3N2Tx、V2CTx、Mo2CTx、Nb2CTx、Nb4C3Tx、Cr2CTx、Mo2TiC2Tx和Mo2Ti2C3Tx中的一种或多种。在本发明中，所述MXene为上述种类时，能够进一步地提高锂离子电池炭负极的电化学性能。
本发明对所述MXene的制备方法没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的制备方法即可。在本发明中，所述MXene的制备方法优选包括HF、LiF/HCl液相刻蚀或高温熔盐法。在本发明中，当所述MXene的制备方法优选为上述方法时能够进一步得到符合上述要求的MXene，能够进一步提高锂离子电池炭负极的电化学性能。
在本发明中，所述MXene分散液的溶剂优选包括去离子水、二甲基甲酰胺、氮甲基吡咯烷酮、异丙醇、乙醇、四氢呋喃和二甲基亚砜中的一种或多种。在本发明中，当所述溶剂优选为上述种类时，能够进一步提高嵌锂炭材料与MXene的分散效果，可进一步提高锂离子电池炭负极的电化学性能。
在本发明中，所述MXene分散液的浓度优选为1～20mg/mL，更优选为5～15mg/mL，最优选为10～15mg/mL。在本发明中，所述MXene分散液的浓度为上述范围时，当按照上述嵌锂炭材料与MXene的质量比加入嵌锂炭材料时，得到的混合浆料更利于在集流体上涂覆均匀。
本发明对所述混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式，实现所述嵌锂炭材料与所述MXene分散液中混合均匀即可。在本发明中，所述混合优选为超声或机械搅拌。
在本发明中，所述搅拌的速率优选为500～800r/min，更优选为550～750r/min，最优选为600～700r/min；所述搅拌的时间优选为2～20h，更优选为5～10h。
在本发明中，所述超声的功率优选为150～500W，更优选为200～350W，最优选为250～300W；所述超声的时间优选为0.5～2h，更优选为1～2h。
在本发明中，所述搅拌或超声的参数优选为上述范围时，能够进一步提高混合浆料中MXene和嵌锂炭材料的分散效果，更有利于获得均匀的电极。
得到混合浆料后，本发明将所述混合浆料涂覆在金属集流体上，干燥后得到锂离子电池炭负极。
在本发明中，所述涂覆优选为流延、刮涂或挤压涂布。本发明对所述流延或刮涂的操作没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的操作方式即可。在本发明中，所述涂覆优选为上述方式时，能够进一步促进混合浆料在集流体上涂覆均匀，得到表面更为平滑的锂离子电池炭负极。
在本发明中，所述混合浆料的涂覆量决定得到的电极的面积。在本发明中，当分散浆料的浓度确定时，可以根据涂覆量的不同获得任意面积的电极，并且不会破坏电极的连续性。在本发明中，当所述分散浆料的浓度为1～20mg/mL，所述嵌锂炭材料与MXene分散液中的MXene的质量比为(5～19):1时，所述涂覆量优选为10～20mL时，得到的锂离子电池炭负极的面积可以达到400cm2。本发明提供的制备方法能够突破传统的制备工艺对电极面积的限制，得到大面积连续性好的锂离子电池炭负极。
在本发明中，所述的金属集流体优选包括铜箔或泡沫铜。本发明对所述铜箔或泡沫铜的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述铜箔或泡沫铜作为金属集流体时能够进一步获得电化学性能优异的锂离子电池炭负极。
在本发明中，所述干燥的温度优选为25～120℃，更优选为50～100℃；所述干燥的时间优选为4～20h，更优选为5～10h。在本发明中，所述干燥的参数优选为上述范围时，更能够促进混合浆料的干燥。本发明对所述干燥的装置没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的干燥装置即可。在本发明中，所述干燥的装置优选为真空干燥箱。
本发明提供的锂离子电池炭负极的制备方法以嵌锂炭材料为主体活性材料，MXene为导电剂、粘结剂和辅助活性组分。MXene作为多功能导电粘结剂，取代传统的绝缘高分子粘结剂和导电剂，可提高电极的电导率；嵌锂炭材料嵌入MXene片层间形成的三维导电网络，可促进电子/离子的传输，改善电池的功率密度；避免了粘结剂和导电剂等非活性组分的加入，同时可提供额外的储锂活性位点，有助于提升电池的能量密度，因此该电极具有比传统以高分子聚合物为粘结剂的电极更加优异的电化学性能。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的锂离子电池炭负极，由嵌锂炭材料、MXene两种活性组分与金属集流体构成；所述金属集流体的厚度为4～10μm；附着于所述金属集流体表面的所述嵌锂炭材料和MXene的厚度为30～200μm。
在本发明中，所述附着于所述金属集流体表面的所述嵌锂炭材料和MXene的厚度为30～200μm，优选为70～150μm，更优选为70～100μm。在本发明中，所述附着于所述金属集流体表面的所述嵌锂炭材料和MXene的厚度优选为上述范围时，有利于提高锂离子电池炭负极的电化学性能。
在本发明中，所述金属集流体的厚度为4～10μm，优选为4～8μm，更优选为4～6μm。在本发明中，所述金属集流体的厚度优选为上述范围时，能够为所述金属集流体表面的所述嵌锂炭材料和MXene提供支撑，并提高锂离子电池炭负极的电化学性能。
本发明提供的锂离子电池炭负极，提高了活性物质嵌锂炭材料的比例，有利于提高电极的比容量；以少量的MXene作为导电粘结剂，避免了不提供电容量的聚合物粘结剂的使用，也避免了聚合物粘结剂造成孔结构的堵塞问题，使得制备的锂离子电池炭负极具有优异的电化学性能。
本发明还提供了上述技术方案所述的技术方案得到的锂离子电池炭负极和所述的锂离子电池炭负极在六氟磷酸锂溶于酯类和醚类的电解液体系的锂离子电池中的应用。本发明对所述锂离子电池炭负极在六氟磷酸锂溶于酯类和醚类的电解液体系的锂离子电池中的应用的方法没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的电极在锂离子电池中的应用方法即可。
在本发明中，所述锂离子电池炭负极具有优异的电化学性能，并且还具有优异的柔韧性，能够用于电解液体系为六氟磷酸锂溶于酯类和醚类溶剂的锂离子电池。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中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。
实施例1
原料：粒径为0.5-1μm的硬炭；MXene分散液：10mg/mL的Ti3C2Tx MXene水溶液。
制备方法：
(1)85mg硬炭颗粒加入到1.5mL的MXene水溶液中，高速搅拌混合15h，搅拌速度600r/min，超声分散2h，超声功率500W，得到混合浆料；
(2)将步骤(1)得到的混合浆料滴到铜箔上，液面自动流延；将载有分散液的基底置于真空烘箱中，抽真空干燥，温度为25℃，干燥7h，然后再升温至120℃，干燥6h，得到锂离子电池炭负极(MXene:硬炭＝15:85)，放置于真空干燥器中保存。
图1为混合浆料涂覆在金属集流体上自动流延后的照片；
图2为本实施例制备的锂离子电池炭负极的SEM图。由图2右图可以看到硬炭颗粒被MXene片层均匀的包裹，形成了良好的三维网络。由图2左图可以看到硬炭颗粒被MXene包裹形成的良好的三维网络牢牢附着在铜箔上。
电化学性能测试：将得到的锂离子电池炭负极(图中使用“HC-MXene”图例表示)裁成直径为10mm的圆片，作为工作电极，以锂片作为对电极，选用Celgard隔膜，1M LiPF6(溶剂EC/DMC＝1:1)电解液，在手套箱中组装成扣式电池，静置24h后，在蓝电充放电仪上进行电化学储锂性能测试。
图3为实施例1制备的锂离子电池炭负极组装的电池在0.1C电流密度下的充放电曲线，储锂容量可达404.5mAh/g。
对比例1
将硬炭、炭黑、PVDF按照质量比85:10:5的比例混合均匀，加入适量的NMP溶液进行湿法研磨，将混合均匀的浆料涂覆在铜箔上，干燥后裁成直径为10mm的极片，在真空条件下于120℃干燥6小时，制得以PVDF为粘结剂的硬炭负极(图中使用“HC-PVDF”图例表示)。再按照实施例1中组装扣式电池的步骤进行电池组装和储锂性能测试。
图4为对比例1以PVDF为粘结剂制得的硬炭电极在放大5000倍下的SEM图；由图4可以看出，硬炭颗粒、炭黑和PVDF之间明显没有形成三维网络结构。
图5为对比例1制备的电极组装的电池在0.1C电流密度下的充放电曲线，储锂容量仅为360.3mAh/g。
根据图3和图5可以看到，就储锂容量而言，采用本发明实施例1制备的锂离子电池炭负极组装的电池的远远高于对比例1制备的电极组装的电池，这说明本发明提供的制备方法相较于常规的制备方法得到的锂离子电池炭负极，具有优异的电化学性能。
实施例2
原料：粒径为1-2μm的石墨粉；MXene溶液：5mg/mL的Ti3N2Tx MXene/二甲基甲酰胺(DMF)溶液。
制备方法：
(1)90mg石墨粉颗粒加入到2mL的MXene溶液中，高速搅拌混合10h，搅拌速度450r/min，超声分散1h，超声功率350W，得到混合浆料；
(2)将步骤(1)得到的混合浆料滴到铜箔上，液面自动流延；将载有分散液的基底置于真空烘箱中，抽真空干燥，温度为27.5℃，干燥8h，然后再升温至120℃，干燥6h，得到锂离子电池炭负极(MXene:硬炭＝10:90)，放置于真空干燥器中保存。
电化学性能测试：将得到的锂离子电池炭负极(图中使用“GC-MXene”图例表示)裁成直径为10mm的圆片，作为工作电极，以锂片作为对电极，选用Celgard隔膜，1M LiPF6(溶剂EC/DMC＝1:1)电解液，在手套箱中组装成扣式电池，静置24h后，在蓝电充放电仪上进行电化学储锂性能测试。
图6为本实施例制备的锂离子电池炭负极组装成的电池在0.1C电流密度下的充放电曲线，储锂容量达到322.4mAh/g。
实施例3
原料：粒径为0.5～1.5μm的中间相炭微球(MCMB)；MXene溶液：1mg/mL的Nb2CTxMXene/氮甲基吡咯烷酮(NMP)溶液。
制备方法：
(1)95mg石墨粉颗粒加入到5mL的MXene溶液中，高速搅拌混合5h，搅拌速度300r/min，超声分散0.5h，超声功率300W，得到混合浆料；
(2)将步骤(1)得到的混合浆料滴到泡沫铜上，液面自动流延；将载有分散液的基底置于真空烘箱中，抽真空干燥，温度为30℃，干燥9h，然后再升温至120℃，干燥6h，得到锂离子电池炭负极(MXene:硬炭＝5:95)，放置于真空干燥器中保存。
电化学性能测试：将得到的锂离子电池炭负极(图中使用“MC-MXene”图例表示)裁成直径为10mm的圆片，作为工作电极，以锂片作为对电极，选用Celgard隔膜，1M LiPF6(溶剂EC/DMC＝1:1)电解液，在手套箱中组装成扣式电池，静置24h后，在蓝电充放电仪上进行电化学储锂性能测试。
图7为本实施例制备的锂离子电池炭负极组装的电池在0.1C电流密度下的充放电曲线，储锂容量高达370.9mAh/g。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池炭负极的制备方法，包括以下步骤：
(1)将嵌锂炭材料与MXene分散液混合得到混合浆料；所述嵌锂炭材料与MXene分散液中的MXene的质量比为(5～19):1；所述嵌锂炭材料的粒径为0.5～3μm；所述MXene片层的直径为5～30μm；所述的MXene的片层层数为1～5层；
(2)将所述步骤(1)得到的混合浆料涂覆在金属集流体上，干燥后得到锂离子电池炭负极。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的嵌锂炭材料包括天然石墨、人造石墨、硬炭、软炭和中间相炭微球中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的MXene包括Ti3C2Tx、Ti2CTx、Ti2NTx、Ti3N2Tx、V2CTx、Mo2CTx、Nb2CTx、Nb4C3Tx、Cr2CTx、Mo2TiC2Tx和Mo2Ti2C3Tx中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的MXene分散液的浓度为1～20mg/mL。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中MXene分散液的溶剂包括去离子水、二甲基甲酰胺、氮甲基吡咯烷酮、异丙醇、乙醇、四氢呋喃和二甲基亚砜中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的涂覆包括流延、刮涂或挤压涂布。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的金属集流体包括铜箔或泡沫铜。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的干燥的温度为25～120℃，干燥的时间为4～20h。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的锂离子电池炭负极，包括金属集流体和附着于所述金属集流体表面的嵌锂炭材料和MXene；所述金属集流体的厚度为4～10μm；附着于所述金属集流体表面的所述嵌锂炭材料和MXene的厚度为30～200μm。
10.权利要求9所述的锂离子电池炭负极在锂离子电池中的应用，所述锂离子电池的电解液体系为六氟磷酸锂溶于酯类和醚类溶剂。
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