锂电池负极集流体的制备方法

本发明涉及一种锂电池负极集流体的制备方法，属于储能电池。

背景技术：

1、随着新能源汽车和消费电子产品的快速发展，现有的锂离子电池已经不能满足需求，而锂金属负极具有3860mah g-1的高容量和相对于标准氢电极的-3.040v电势，以及0.534g cm-3的低密度而被认为是下一代可充电电池的理想负极。此外，采用锂金属充当负极来组装锂硫电池和锂空气电池分别能够获得2600wh kg-1和3500wh kg-1的高能量密度，这使锂金属负极在电池中具有极大的优势。

2、然而在实际应用过程中锂离子电池会遇到一系列安全问题，这是因为当锂作为电池负极时，在循环过程中负极表面不断生长的锂枝晶会刺穿隔膜导致电池短路，进而发生爆炸燃烧等安全危害，同时枝晶的形成会增加电极的比表面积，从而加剧电解液的消耗造成容量损失。

3、有鉴于此，确有必要提出一种锂电池负极集流体的制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种锂电池负极集流体的制备方法，能够增加电池寿命和容量。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种锂电池负极集流体的制备方法，主要包括以下步骤：

3、步骤1、按照质量比100:1取铜粉和粘结剂，将铜粉、粘结剂用溶剂混合均匀得到浆料，将浆料涂覆在衬底上，待浆料干燥凝固后，得到集流体的第一层多孔铜层；

4、步骤2、按照质量比5-10：1：0.05-0.1取铜粉、金属m和粘结剂，将铜粉、金属m和粘结剂用溶剂混合均匀得到浆料，将浆料涂覆在步骤1制备的第一层多孔铜层的上表面，待浆料干燥凝固后，得到集流体具有亲锂性的中间层多孔cum合金；

5、步骤3、按照质量比100:1取铜粉和粘结剂，将铜粉、粘结剂用溶剂混合均匀得到浆料，将浆料涂覆在步骤2制备的集流体的中间层多孔cum合金的上表面，待浆料干燥凝固后，得到上下表面是铜且中间层是cum合金的双向贯穿孔结构集流体；

6、步骤4、将步骤3制备的双向贯穿孔结构集流体在氢氩混合气中烧结制备，得到亲锂梯度的双向贯穿孔结构的多孔金属集流体。

7、作为本发明的进一步改进，所述金属m为金、银、铁、锌、镍、锡金属中的一种或多种。

8、作为本发明的进一步改进，所述铜粉和所述金属m的粒径为1-10μm。

9、作为本发明的进一步改进，所述铜粉和所述金属m在使用前，采用乙醇超声清洗三次，然后于真空环境下烘干。

10、作为本发明的进一步改进，所述粘结剂为羟甲基纤维素，所述溶剂为去离子水。

11、作为本发明的进一步改进，步骤1至步骤3中，所述涂覆的方式为刮涂、喷涂、旋涂或丝网印刷，且所述涂覆的基底为石英板。

12、作为本发明的进一步改进，步骤1至步骤3中，干燥条件为在空气中于25-60℃条件下干燥0.5-24h。

13、作为本发明的进一步改进，所述浆料的制备方式为：先将所述铜粉、所述金属m和所述粘结剂按照比例在研钵中研磨均匀，然后放入搅拌容器内添加溶剂进行搅拌。

14、作为本发明的进一步改进，所述溶剂与所述浆料的体积比为1:5。

15、作为本发明的进一步改进，步骤4中，所述氢氩混合气的氢氩体积比为1:9，且在烧结过程中以5℃/min的升温速率升温至700-1000℃，并保温3h。

16、本发明的有益效果是：本发明制备方法操作简易、无污染、成本低且可实现大规模生产。

技术特征：

1.一种锂电池负极集流体的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的锂电池负极集流体的制备方法，其特征在于：所述金属m为金、银、铁、锌、镍、锡金属中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的锂电池负极集流体的制备方法，其特征在于：所述铜粉和所述金属m的粒径为1-10μm。

4.根据权利要求1所述的锂电池负极集流体的制备方法，其特征在于：所述铜粉和所述金属m在使用前，采用乙醇超声清洗三次，然后于真空环境下烘干。

5.根据权利要求1所述的锂电池负极集流体的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为羟甲基纤维素，所述溶剂为去离子水。

6.根据权利要求1所述的锂电池负极集流体的制备方法，其特征在于：步骤1至步骤3中，所述涂覆的方式为刮涂、喷涂、旋涂或丝网印刷，且所述涂覆的基底为石英板。

7.根据权利要求1所述的锂电池负极集流体的制备方法，其特征在于：步骤1至步骤3中，干燥条件为在空气中于25-60℃条件下干燥0.5-24h。

8.根据权利要求1所述的锂电池负极集流体的制备方法，其特征在于，所述浆料的制备方式为：先将所述铜粉、所述金属m和所述粘结剂按照比例在研钵中研磨均匀，然后放入搅拌容器内添加溶剂进行搅拌。

9.根据权利要求8所述的锂电池负极集流体的制备方法，其特征在于：所述溶剂与所述浆料的体积比为1:5。

10.根据权利要求1所述的锂电池负极集流体的制备方法，其特征在于：步骤4中，所述氢氩混合气的氢氩体积比为1:9，且在烧结过程中以5℃/min的升温速率升温至700-1000℃，并保温3h。

技术总结
本发明提供了一种锂电池负极集流体的制备方法，包括取铜粉和粘结剂，将铜粉、粘结剂用溶剂混合均匀得到浆料，将浆料涂覆在衬底上，待浆料干燥凝固后，得到集流体的第一层多孔铜层；将浆料涂覆在第一层多孔铜层的上表面，待浆料干燥凝固后，得到中间层多孔CuM合金；将浆料涂覆在中间层多孔CuM合金的上表面，待浆料干燥凝固后，得到上下表面是铜且中间层是CuM合金的双向贯穿孔结构集流体；将双向贯穿孔结构集流体在氢氩混合气中烧结制备，得到亲锂梯度的双向贯穿孔结构的多孔金属集流体。本发明制备方法操作简易、无污染、成本低且可实现大规模生产。

技术研发人员：陈剑宇,刘冠宇,马延文,赵进
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13