【技术实现步骤摘要】
本申请涉及新能源电池，具体涉及一种无负极集流体及其制备方法和电池。
技术介绍
1、为了提高锂电池的能量密度，越来越多的研究精力投入到电芯的减重设计上。无负极结构因为不需要负极活性物质，因此大幅度降低电池的质量而提高锂电池的能量密度。但是无负极结构目前面临着一个严峻的问题，没有了负极活性物质的嵌锂，从正极脱出的锂离子应该去往哪里，常规的铜箔负极虽然可以沉积锂，但是面临着锂沉积的不均匀，形成锂枝晶，造成刺穿隔膜，造成正负极的接触短路，引发安全问题的风险。
2、为了解决无负极电池结构中的锂沉积不均匀的问题，专利cn113013417a公开了一种无负极结构，在传统的负极材料外层涂敷电子导电层、离子导电层，共同形成离子-电子导电的负极结构，此方法虽然可以容纳来自正极脱出的锂源，但该专利采用铜箔直接浸泡离子涂层胶液的方法，该涂层没有大量的孔隙，因此阻碍锂离子在铜箔表面的沉积速度，沉积锂的效率较低，严重时会导致由于锂离子沉积不及时（大倍率充电）而沉积到其涂层表面，造成锂枝晶刺穿隔膜引发短路；且离子导电层制备困难，传统的负极金属基底质量较大，影响电池的能量密度。专利cn116581361a公开了一种无负极结构，通过设置一层钛酸锂层嵌锂与固态电解质的联用，提供嵌锂空间和避免直接与电解液的反应，但是目前固态电解质存在离子传输速率低以及界面接触的问题，影响电池的功率性能，且钛酸锂层的设置同样带来增重，不利于无负极电池的能量密度的提升。专利cn114883572a公开了一种内部中空的有机高分子基膜，内部沉积金属导电层，利用高分子基膜提供自支
3、因此，如何有效的抑制锂沉积的均匀性和提高无负极集流体的结构强度，成为无负极结构电池亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种无负极集流体及其制备方法和电池。该无负极集流体具备较高的导电性和显著提升的功率性能，且结构强度高，安全性能好。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种无负极集流体，所述无负极集流体包括基体层和包覆于所述基体层厚度方向两个表面的陶瓷层；
4、其中，所述基体层包括：
5、基体颗粒，所述基体颗粒包括多孔材料颗粒和包覆于所述多孔材料颗粒表面的第一金属导电层；
6、第二金属碳化物，所述第二金属碳化物与所述基体颗粒形成三维网络结构；
7、碳颗粒；所述碳颗粒填充于所述三维网络结构的孔隙内。
8、作为优选，所述基体层的厚度为4~20μm；所述陶瓷层的厚度为1~5μm；
9、所述基体颗粒与所述碳颗粒的质量比为（90~95）：（5~10）；
10、所述基体颗粒与所述第二金属碳化物的质量比为（99~99.5）：（0.5~1）。
11、作为优选，所述多孔材料颗粒的粒径为0.5~2μm；
12、优选的，所述第一金属导电层的厚度为0.1~0.2μm；
13、优选的，所述第二金属碳化物中的第二金属元素选自第ⅳb族元素、第ⅴb族元素、第ⅵb族元素中的至少一种；
14、优选的，所述多孔材料颗粒为zif材料颗粒；
15、优选的，所述zif材料选自zif-8、zif-60、zif-90中的至少一种；
16、优选的，所述第一金属导电层中的第一金属包括铜、镍、银、钨中的至少一种；
17、优选的，所述第二金属碳化物选自碳化钛、碳化钨、碳化锆中的至少一种。
18、作为优选，所述陶瓷层包括无机陶瓷和第二粘结剂；
19、优选的，所述无机陶瓷包括氧化铝、氧化铬、氧化锆中的至少一种；
20、优选的，所述无机陶瓷与所述第二粘结剂的质量比为（90~95）：（5~10）；
21、优选的，所述第二粘结剂选自聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、聚丙烯酸中的至少一种。
22、第二方面，本专利技术提供了一种上述的无负极集流体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
23、s1、使用第一金属的熔融液对多孔材料颗粒表面进行沉积处理，得到基体颗粒；
24、s2、将所述基体颗粒、第一粘结剂、第一溶剂进行第一混合得到第一浆料，对所述第一浆料进行固化处理，得到第一基膜；将所述第一基膜置于第二金属盐溶液中进行浸渍处理，得到第二基膜；将所述第二基膜与烷烃气体进行高温处理，得到基体层；
25、s3、将无机陶瓷、第二粘结剂、第二溶剂进行第二混合，得到第二浆料，将所述第二浆料涂覆于所述基体层两侧表面。
26、在本专利技术实施方式中，所述第一溶剂选自水、n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺中的至少一种；
27、优选的，所述第二溶剂选自n-甲基吡咯烷酮和/或二甲基甲酰胺。
28、在本专利技术实施方式中，所述第二金属盐选自第二金属的卤化物；
29、优选的，所述第二金属盐为第二金属的氯化物；
30、优选的，所述第二金属盐溶液的摩尔浓度为0.01~0.5mol/l。
31、在本专利技术实施方式中，所述第一粘结剂选自聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、聚丙烯酸中的至少一种；
32、优选的，所述基体颗粒与所述第一粘结剂的质量比为（90~95）：（5~10）。
33、在本专利技术具体实施方式中，步骤s1中，所述沉积处理选自喷雾干燥或热熔溅射中的一种；
34、步骤s2中，所述第一混合的压强为-90~ -45kpa，时间为2~4h；
35、所述固化处理的温度为40~100℃；
36、所述浸渍处理的温度为20~40℃，时间为0.5~2h；
37、所述高温处理在惰性气体氛围下进行，所述高温处理的温度为800~1400℃，时间为2~6h。
38、第三方面，本专利技术提供了一种电池，所述电池包括上述的无负极集流体，和/或根据上述的制备方法制备得到的无负极集流体。
39、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果为：
40、1. 本专利技术中包覆于多孔材料颗粒表面的第一金属导电层具备较强导电性，使得其可以具备导电性带有负电荷，在充放电的过程中吸引锂离子的作用，促进锂离子移动到其表面；多孔材料颗粒可以提供大量的孔，为锂离子的沉积提供大量的空间，提高锂沉积的安全性。进一步的，多孔材料颗粒可以选自zif材料颗粒，zif材料颗粒能够具备吸附有害气体的作用，进而综合提高锂电池的安全性能。
41、2. 本专利技术中的第二金属碳化物与基体颗粒形成三维网络结构，能够有效增强该无负极集流体的结构强度，避免其破碎和脱落的情况。
42、3. 本专利技术中的包覆于基体层厚度方向两个表面的陶瓷层，能够进一步提高锂枝晶的生长。
43、4. 本专利技术的无负极集流体包括基体层和包覆于所述基体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无负极集流体，其特征在于，所述无负极集流体包括基体层和包覆于所述基体层厚度方向两个表面的陶瓷层；
2.根据权利要求1所述的无负极集流体，其特征在于，所述基体层的厚度为4~20μm；所述陶瓷层的厚度为1~5μm；
3.根据权利要求1所述的无负极集流体，其特征在于，所述多孔材料颗粒的粒径为0.5~2μm；
4.根据权利要求1所述的无负极集流体，其特征在于，所述陶瓷层包括无机陶瓷和第二粘结剂；
5.一种权利要求1-4中任一项所述的无负极集流体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂选自水、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺中的至少一种；
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第二金属盐选自第二金属的卤化物；
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一粘结剂选自聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、聚丙烯酸中的至少一种；
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，
10.一种电池，
...【技术特征摘要】
1.一种无负极集流体，其特征在于，所述无负极集流体包括基体层和包覆于所述基体层厚度方向两个表面的陶瓷层；
2.根据权利要求1所述的无负极集流体，其特征在于，所述基体层的厚度为4~20μm；所述陶瓷层的厚度为1~5μm；
3.根据权利要求1所述的无负极集流体，其特征在于，所述多孔材料颗粒的粒径为0.5~2μm；
4.根据权利要求1所述的无负极集流体，其特征在于，所述陶瓷层包括无机陶瓷和第二粘结剂；
5.一种权利要求1-4中任一项所述的无负极集流体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：包文涛，于天恒，邢敏，王鑫，邓燕，韩延林，於洪将，于哲勋，王洋，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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