【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，涉及一种海胆状复合材料，尤其涉及一种海胆状复合材料及其制备方法、集流体、极片与电池。
技术介绍
1、由于金属锂具有极高的理论容量、较低的氧化还原电位和最低的密度，受到广泛关注，有望成为新一代高能量密度锂离子电池(如li-s及li-o2电池)的负极材料，但是金属锂负极的市场化应用仍然存在一些问题，主要包括循环过程中的不均匀成核导致的锂枝晶生长、锂在沉淀溶解过程中的相对体积发生剧烈变化。
2、cn116130614a公开了一种负极材料、其制备方法及储能装置。该制备方法包括：对氮化锂和过渡金属氧化物进行煅烧处理，得到含锂过渡金属氮化物；过渡金属氧化物中的过渡金属选自第vib族中元素的一种或多种；使含锂过渡金属氮化物与钛酸锂、粘结剂和导电剂混合，得到负极材料。通过上述煅烧处理在氮化锂结构中掺杂特定元素，有利于提高含锂过渡金属氮化物的本征电子导电率，从而降低电芯阻抗，有利于提高负极材料的倍率性能。由于钛酸锂在充放电过程中电压平台高于金属锂的析出电位，有利于提高电化学比容量和循环稳定性。在含锂过渡金属氮化物与钛酸锂的共同作用下，制得的负极材料能适用于大充放电倍率条件，还有利于大大减小高倍率运行时的发热量。但是，该负极材料存在着锂在沉淀溶解过程中的相对体积发生剧烈变化的问题。
3、cn107799723a公开了一种硅基复合负极片，包括集流体、及设置于集流体上的一维硅基壳核复合结构阵列，所述一维硅基壳核复合结构以原位生长于集流体上的核负极材料为核、以硅基材料为壳，所述核负极材料为碳纳米管、碳纳米纤维、
4、现有技术中的金属锂负极的市场化应用，存在着循环过程中的不均匀成核导致的锂枝晶生长、锂在沉淀溶解过程中的相对体积发生剧烈变化的问题。因此，开发设计一种新型的海胆状复合材料及其制备方法、集流体、极片与电池至关重要。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种海胆状复合材料及其制备方法、集流体、极片与电池，本专利技术提供的海胆状复合材料具有较高的比表面积与较高的孔隙率；所述海胆状复合材料用于集流体的制备，得到的集流体在结构工程与sei膜修饰工程的协同作用下抑制了锂电池的循环过程中由于不均匀成核导致的锂枝晶生长，还缓解了锂在沉淀溶解过程中的相对体积发生剧烈变化问题，从而使锂离子电池具有较高的容量与较强的循环稳定性。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种海胆状复合材料，所述海胆状复合材料包括金属核及所述金属核外部包裹的金属化合物壳，所述金属化合物壳包括壳体及朝向远离所述壳体方向生长的刺状结构。
4、本专利技术提供的海胆状复合材料具有较高的比表面积与较高的孔隙率；所述海胆状复合材料用于集流体的制备，得到的集流体在结构工程与sei膜修饰工程的协同作用下抑制了锂电池的循环过程中由于不均匀成核导致的锂枝晶生长，还缓解了锂在沉淀溶解过程中的相对体积发生剧烈变化问题，从而使锂离子电池具有较高的容量与较强的循环稳定性。
5、优选地，所述金属核包括铜核。
6、优选地，所述金属化合物壳包括金属氧化物壳或金属氮化物壳。
7、本专利技术中金属氮化物壳会促进形成富含氮化锂的sei膜，从而进一步提高了锂金属负极的循环稳定性。
8、优选地，所述金属氧化物壳包括氧化铜壳。
9、优选地，所述金属氮化物壳包括氮化铜壳。
10、第二方面，本专利技术提供了一种第一方面所述海胆状复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
11、向分散有金属粒子的醇溶液通入氧气的同时进行热处理，固液分离后得到海胆状复合材料。
12、本专利技术中分散有金属粒子的醇溶液的颜色从棕色变为深黑色后，停止油浴处理。
13、本专利技术中提供的海胆状复合材料的制备方法，通过在醇溶液中进行氧化反应来合成海胆状复合材料，所述制备方法的工艺较为简单，生产成本较低，对环境的要求较低。
14、优选地，所述制备方法还包括将所述金属粒子分散于所述醇溶液中。
15、优选地，所述分散时通入氧气。
16、优选地，所述分散时通入氧气的浓度为15～25％，例如可以是15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
17、优选地，所述分散时通入氧气的气速为200～300sccm，例如可以是200sccm、210sccm、220sccm、230sccm、240sccm、250sccm、260sccm、270sccm、280sccm、290sccm或300sccm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
18、优选地，所述分散的方式包括超声。
19、优选地，所述分散的时间为30～60min，例如可以是30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
20、优选地，所述金属粒子包括铜粒子。
21、优选地，所述金属粒子的粒径为200～400nm，例如可以是200nm、220nm、240nm、260nm、280nm、300nm、320nm、340nm、360nm、380nm或400nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
22、优选地，所述醇溶液包括甲醇溶液、乙醇溶液、丙醇溶液、丁醇溶液、辛醇溶液、戊醇溶液、己醇溶液、庚醇溶液、葵醇溶液、乙二醇溶液、丙三醇溶液、丙二醇溶液、季戊四醇溶液、丙烯醇溶液或乙烯醇溶液中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括甲醇溶液与乙醇溶液的组合，丙醇溶液与丁醇溶液的组合，戊醇溶液与己醇溶液的组合，乙二醇溶液与丙三醇溶液的组合，季戊四醇溶液与丙烯醇溶液的组合，丙烯醇溶液与乙烯醇溶液的组合。
23、本专利技术中所述醇溶液由醇与水组成。
24、优选地，所述金属粒子与所述醇溶液的质量比为(0.1～2):500，例如可以是0.1:500、0.3:500、0.5:500、0.7:500、0.9:500、1:500、1.2:500、1.4:500、1.6:500、1.8:500或2:500，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
25、优选地，所述热处理的温度为60～90℃，时间为2～4h。
26、优选地，所述热处理包括油浴处理、水浴处理及沙浴处理中的任意一种。
27、本专利技术中所述热处理的温度为60～90℃，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种海胆状复合材料，其特征在于，所述海胆状复合材料包括金属核及所述金属核外部包裹的金属化合物壳，所述金属化合物壳包括壳体及朝向远离所述壳体方向生长的刺状结构。
2.根据权利要求1所述的海胆状复合材料，其特征在于，所述金属核包括铜核；
3.一种权利要求1或2所述海胆状复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括将所述金属粒子分散于所述醇溶液中；
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为60～90℃，时间为2～4h；
6.根据权利要求3～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括所述固液分离之后的氮化处理；
7.根据权利要求3～6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
8.一种集流体，其特征在于，所述集流体包括权利要求1或2所述的海胆状复合材料。
9.一种极片，其特征在于，所述极片包括权利要求8所述的集流体。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括
...【技术特征摘要】
1.一种海胆状复合材料，其特征在于，所述海胆状复合材料包括金属核及所述金属核外部包裹的金属化合物壳，所述金属化合物壳包括壳体及朝向远离所述壳体方向生长的刺状结构。
2.根据权利要求1所述的海胆状复合材料，其特征在于，所述金属核包括铜核；
3.一种权利要求1或2所述海胆状复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括将所述金属粒子分散于所述醇溶液中；
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：付怡，陈若玲，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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