【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体涉及一种复合集流体及其制备方法与应用。
技术介绍
1、锂离子电池因具有比能量高、循环寿命长、无记忆性以及自放电率低等优势，被广泛应用于人类社会的衣食住行等各方面。3c电子产品(计算机类、通信类和消费类电子)领域锂离子电池几乎占据了全面市场。且随着电动交通工具(电动汽车、电动自行车、电动船舶、电动轨道)的快速发展，这无疑是锂离子电池的巨大机遇。
2、在锂离子电池诸多性能中，能量密度是一个关键的性能。能量密度是指在单位一定的空间或质量物质中储存能量的大小。电池的能量密度也就是电池平均单位体积或质量所释放出的电能，因此能量密度越高电池将会拥有更长的续航能力。为了满足新一代高能量密度可充电电池(如li-air和li-s)的发展需求，具有极高理论比容量(3860mah g-1)和最低电极电位(与标准氢电极相比为3.04v)的锂金属阳极备受关注。然而，在重复电镀/剥离的循环充放电过程中，锂金属阳极易形成锂枝晶，锂枝晶的形成会消耗一部分电解液，部分锂枝晶在循环后失去与电极的接触，成为死锂，降低首次库伦效率，缩短电池寿命；且锂枝晶可能穿透分离器，造成内部短路，从而引发热失控和安全问题。因此，锂枝晶在锂金属阳极的有害生长阻碍了锂金属阳极的实际应用。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种复合集流体，包括依次层叠设置的导电基底、导电层、导电聚合物层以及金属氢氧化物纳米片层，该复合集流体具有高导电性、高比表面积且表面亲锂，有利于锂金属的均匀沉积，减少镀
2、本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了一种复合集流体，包括：
4、导电基底；
5、设置在所述导电基底沿着厚度方向至少一面上的导电层；
6、设置在所述导电层远离所述导电基底一面上的导电聚合物层；以及，
7、设置在所述导电聚合物层远离所述导电层一面上的金属氢氧化物纳米片层。
8、进一步地，所述导电基底优选为铜箔、铝箔、复合金属箔、泡沫铜、泡沫镍、碳布、碳纸中的一种或多种。
9、进一步地，所述导电基底的厚度优选为4-8μm，例如4μm、5μm、6μm、7μm、8μm等，包括但不限于上述所列举的厚度值。
10、进一步地，所述导电层包含导电材料，所述导电材料优选为一维和/或二维导电材料，包括但不限于：moc2tx、ti3c2tx、ti2ctx、nb2ctx、v2ctx、ti3cntx、v2ntx、石墨烯、碳纳米管；其中，tx为表面基团，包含-oh、-f和-o-中的一种或多种。
11、进一步地，所述导电层的厚度优选为2-6μm，例如2μm、3μm、4μm、5μm、6μm等，包括但不限于上述所列举的厚度值。
12、进一步地，所述导电聚合物层包含可与羟基形成氢键的基团；优选地，所述基团选自羧基、氨基、醛基、羰基中的一种或多种。
13、进一步地，所述导电聚合物层包含导电聚合物，所述导电聚合物选自聚丙烯酸、聚吡咯、聚苯胺、聚二氧噻吩、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚乙炔中的一种或多种。
14、进一步地，所述导电聚合物层的厚度优选为1-3μm，例如1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm等，包括但不限于上述所列举的厚度值。
15、进一步地，所述金属氢氧化物纳米片层具有三维多孔结构；所述金属氢氧化物优选为cu(oh)2、co(oh)2、ni(oh)2、cofe(oh)2、nife(oh)2、coni(oh)2中的一种或多种。
16、进一步地，所述金属氢氧化物纳米片层的厚度优选为0.1-1μm，例如0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm等，包括但不限于上述所列举的厚度值。
17、本专利技术第二方面提供了一种第一方面所述的复合集流体的制备方法，包括以下步骤：
18、s1：将导电基底作为阳极浸渍于导电分散液中，经电泳沉积在导电基底表面形成导电层，得到导电层/导电基底；所述导电分散液中包含一维和/或二维导电材料；
19、s2：在s1制备的导电层/导电基底的导电层上涂覆导电聚合物溶液，干燥后形成导电聚合物层，得到导电聚合物层/导电层/导电基底；
20、s3：将s2制备的导电聚合物层/导电层/导电基底作为工作电极浸渍于金属盐溶液中，经电沉积在导电聚合物层的表面原位生长金属氢氧化物纳米片，形成金属氢氧化物纳米片层，得到所述复合集流体。
21、进一步地，步骤s1中，所述导电分散液中的导电材料的浓度优选为2-10mg/ml，例如2mg/ml、3mg/ml、4mg/ml、5mg/ml、6mg/ml、7mg/ml、8mg/ml、9mg/ml、10mg/ml等，包括但不限于上述所列举的浓度值。
22、进一步地，步骤s1中，所述电泳沉积步骤中：施加恒压进行电泳沉积，所述恒压的电压大小优选为3-7v，例如3v、4v、5v、6v、7v等，施加恒压的时间优选为10-50s，例如10s、20s、30s、40s、50s等。
23、进一步地，步骤s2中，所述导电聚合物溶液由导电聚合物溶解于溶剂中得到，所述溶剂包含有机溶剂和/或水；优选地，所述导电聚合物溶液中导电聚合物的质量浓度为15-55wt％，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺中的一种或多种。
24、进一步地，步骤s3中，所述金属盐溶液由金属盐溶解于水中得到；优选地，所述金属盐选自硝酸铜、硝酸钴、硝酸镍、硝酸铁、硝酸钙、硝酸铅、硝酸铈中的一种或多种，所述金属盐溶液中金属盐的浓度为0.1-1.2mol/l，例如0.1mol/l、0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l、1.0mol/l、1.1mol/l、1.2mol/l等。
25、进一步地，步骤s3中，所述电沉积步骤中：对电极为铂片，参比电极为ag/agcl，施加恒压进行电沉积，所述恒压的电压大小为-1.2～-0.8v，例如-1.2v、-1.1v、-1.0v、-0.9v、-0.8v等，施加恒压的时间为300-900s，例如300s、400s、500s、600s、700s、800s、900s等。
26、本专利技术第三方面提供了一种阳极极片，包含第一方面所述的复合集流体或第二方面所述制备方法制备得到的复合集流体。
27、进一步地，所述阳极极片包含锂金属。
28、进一步地，通过对所述复合集流体进行充锂，得到包含锂金属的阳极极片；所述充锂具体如下：在充满惰性气体(水分和氧气含量小于0.1ppm)的手套箱中，将li金属放置在200～300℃加热板上形成熔融锂液滴，再注入到所述复合集流体边缘本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合集流体，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，至少满足以下特征中的任一项：
3.根据权利要求2所述的复合集流体，其特征在于，所述导电材料选自以下材料中的一种或多种：MoC2Tx、Ti3C2Tx、Ti2CTx、Nb2CTx、V2CTx、Ti3CNTx、V2NTx、石墨烯、碳纳米管；其中，Tx为表面基团，包含-OH、-F和-O-中的一种或多种；
4.一种权利要求1-3任一项所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述导电聚合物溶液由导电聚合物溶解于溶剂中得到，所述溶剂包含有机溶剂和/或水；
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述金属盐溶液由金属盐溶解于水中得到；
8.一种阳极极片，其特征在于，包含权利要求1-3任一项所述的复合集流体或权利要求4-7任一项制备方法制备得到的复合集流体。
<...【技术特征摘要】
1.一种复合集流体，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，至少满足以下特征中的任一项：
3.根据权利要求2所述的复合集流体，其特征在于，所述导电材料选自以下材料中的一种或多种：moc2tx、ti3c2tx、ti2ctx、nb2ctx、v2ctx、ti3cntx、v2ntx、石墨烯、碳纳米管；其中，tx为表面基团，包含-oh、-f和-o-中的一种或多种；
4.一种权利要求1-3任一项所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏明龙，孙瑞龙，杨海峰，于哲勋，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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