【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固态电池，尤其涉及一种银碳复合无锂负极及其制备方法。
技术介绍
1、具有高能量密度和良好的循环稳定性的锂离子电池是目前应用最为广泛的储能体系之一。与液态锂离子电池相比，以金属锂为负极的全固态电池体系具有更高的能量密度和安全性。然而，不可避免的枝晶生长和界面副反应抑制了全固态锂电池的实际应用，充放电过程中较大的体积膨胀也导致了电池容量的不可逆衰减。为了解决以上问题，对无锂负极全固态电池体系的研究势在必行。无锂负极电池在第一次充电过程中形成锂负极，从正极脱出的li+在负极表面进行可逆的沉积，这种电池体系与目前的固态电池体系相比具有以下几方面优势：①进一步提升电池的体积能量密度和质量能量密度；②提高电池安全性能，不需要过量的金属锂；③简化制造工艺，组装过程中无需游离的金属锂。
2、无锂负极全固态电池体系的难点在于金属锂的高还原性、充放电过程中的巨大体积膨胀以及锂不均匀沉积产生枝晶造成的短路等，为了解决这些问题，负极/电解质界面的修饰改性是一种非常好的策略。界面工程不仅可以减小因体积变化导致的有效接触面积损失，还可以使电子均匀分布进而调控锂的沉积，防止电池短路。但是，现有的针对无锂负极的修饰改性技术不理想，存在改进工艺复杂、成本高、对无负极电池循环性能的提升有限等问题。
技术实现思路
1、为了解决本专利技术的上述技术问题，本专利技术提供一种银碳复合无锂负极及其制备方法。
2、根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种银碳复合无锂负极的制备方法，包括如
3、步骤(1)：将导电碳加入银的前驱体溶液中，搅拌均匀，然后加入还原剂和分散剂，使银离子还原成银颗粒并在导电碳上形核生长，充分还原后过滤、干燥，得到纳米银碳复合材料；
4、步骤(2)：在得到的所述纳米银碳复合材料中加入粘结剂溶液和溶剂，搅拌均匀得到浆料；
5、步骤(3)：采用丝棒印刷方式将得到的所述浆料单面或双面涂覆于不锈钢箔上；
6、步骤(4)：将涂覆后的极片烘干，得到银碳复合无锂负极。
7、上述方案中，本专利技术一种银碳复合无锂负极的制备方法先采用液相还原法得到纳米银碳复合材料，再将得到的纳米银碳复合材料与粘结剂、溶剂混合形成浆料，然后将浆料涂覆在不锈钢箔上烘干制备出银碳复合无锂负极，将这样的银碳复合无锂负极组装成全固态电池，在充电过程中，ag首先在银碳复合无锂负极的ag-c纳米复合层中形成ag-li合金，然后部分ag移动到集流体并与锂金属形成固溶体，促进锂均匀沉积，在放电过程中，金属锂层完全消失，锂穿过ag-c和电解质层回到正极，这样有利于提升无负极电池循环性能。液相还原法是自发反应，反应条件简单，对仪器设备要求较低，生产工艺简单，便于大规模制造，且选用的原材料导电碳、银的前驱体等价格低、易得，应用于固态电池中可显著降低电池成本，具有更强的市场竞争力。进一步地，纳米银碳复合材料是采用还原剂将银盐中的银离子或银配合物溶液中的络合银离子还原出来，还原出来的银在导电碳上形核长大得到，导电碳种类繁多且具有独特的结构，可为银粒子的成核生长提供附着位点和空间，制备的银碳复合材料孔隙率较低，用于电池中时电流分布更加均匀，可减缓锂枝晶的生长。同时在纳米银碳复合材料制备过程中添加了分散剂，能抑制银颗粒之间的团聚，改善纳米银碳复合材料的分散均匀性，进而提高其导电性能，保证容量可以充分发挥，进一步地提升无负极电池循环性能。
8、进一步地，步骤(1)中，所述银的前驱体与所述导电碳的重量比为1∶(1-10)。
9、上述方案中，通过将步骤(1)中所述银的前驱体与所述导电碳的重量比限定在合理的范围值内，能保证还原成的银在导电碳表面形成合理的负载量，更有利于银碳复合无锂负极性能的提升。
10、进一步地，步骤(1)中，所述导电碳包括乙炔炭黑、导电石墨、导电炭黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、气相生长碳纤维、石墨烯中的一种或多种；优选地，所述导电碳为单壁碳纳米管；更优选地，所述单壁碳纳米管的比表面积为1000-1500g/m2，更优选为1200g/m2。
11、上述方案中，通过选定合适种类的导电碳，有利于银在导电碳表面的沉积，更有利于银碳复合无锂负极性能的提升。通过选定合适比表面积大小的单壁碳纳米管，有利于银在导电碳表面的负载，如果比表面积太小，银不能很好地负载到导电碳表面，如果比表面积太大，导电碳与电解质接触的活性位点增加，会形成电子传输的通路，导致电解质发生动力学分解。
12、进一步地，步骤(1)中，所述银的前驱体包括硝酸银、银氨、碳酸银、氯酸银、高氯酸银、高溴酸银、高碘酸银、氟化银中的一种或多种。
13、进一步地，步骤(1)中，所述还原剂包括水合肼、葡萄糖、甲醛、双氧水、抗环血酸、次磷酸钠、硼氢化钠、乙二醇中的一种或多种。优选地，所述还原剂为水合肼。
14、上述方案中，通过选定合适种类的还原剂，有利于银离子还原成银，提高还原效率。
15、进一步地，步骤(1)中，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、甲基纤维素、十二烷基硫酸钠、明胶、阿拉伯树胶中的一种或多种。优选地，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
16、上述方案中，通过选定合适种类的分散剂，能更有效地抑制银颗粒之间的团聚，改善纳米银碳复合材料的分散均匀性，进而提高其导电性能，保证容量可以充分发挥，进一步地提升无负极电池循环性能。
17、进一步地，步骤(1)中，所述分散剂的添加量为所述银的前驱体的用量的2％-10％，优选为3％-6％。
18、上述方案中，通过将分散剂的添加量限定在合理的范围值内，能更有效地抑制银颗粒之间的团聚，改善纳米银碳复合材料的分散均匀性。
19、进一步地，步骤(2)中，所述粘结剂溶液的添加量为所述纳米银碳复合材料的50％-70％，所述溶剂的添加量为所述纳米银碳复合材料的6-10倍；优选地，所述粘结剂溶液的添加量为所述纳米银碳复合材料的60％-65％，所述溶剂的添加量为所述纳米银碳复合材料的8-9倍；
20、和/或，所述浆料的固含量为5％-15％，优选为10％。
21、上述方案中，通过限定粘结剂溶液、溶剂的添加量、浆料的固含量，有利于性能稳定、粘度适中的浆料，进而有利于后续浆料在极片上的涂覆。
22、进一步地，步骤(3)中，涂覆的单面涂层的厚度为10-20μm；和/或，步骤(4)中，烘干是在真空条件下于100-150℃烘干。
23、上述方案中，通过将涂覆的涂层的厚度限定在合理的范围值内，有利于提升电池的容量和循环性能。通过选定合适条件的烘干条件，有利于提高干燥效率，减少干燥对涂层的破坏。
24、根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提供一种银碳复合无锂负极，采用上述的制备方法制备而成。
25、本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：
26、本专利技术一种银碳复合无锂负极的制备方法先采用液相还原法得到纳米银碳复合材料，再将得到的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种银碳复合无锂负极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述银的前驱体与所述导电碳的重量比为1∶(1-10)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述导电碳包括乙炔炭黑、导电石墨、导电炭黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、气相生长碳纤维、石墨烯中的一种或多种；优选地，所述导电碳为单壁碳纳米管；更优选地，所述单壁碳纳米管的比表面积为1000-1500g/m2。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述银的前驱体包括硝酸银、银氨、碳酸银、氯酸银、高氯酸银、高溴酸银、高碘酸银、氟化银中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述还原剂包括水合肼、葡萄糖、甲醛、双氧水、抗环血酸、次磷酸钠、硼氢化钠、乙二醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、甲基纤维素、十二烷基硫酸钠、明胶、阿拉伯树胶中的一种
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述分散剂的添加量为所述银的前驱体的用量的2％-10％，优选为3％-6％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述粘结剂溶液的添加量为所述纳米银碳复合材料的50％-70％，所述溶剂的添加量为所述纳米银碳复合材料的6-10倍；优选地，所述粘结剂溶液的添加量为所述纳米银碳复合材料的60％-65％，所述溶剂的添加量为所述纳米银碳复合材料的8-9倍；
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，涂覆的单面涂层的厚度为10-20μm；和/或，步骤(4)中，烘干是在真空条件下于100-150℃烘干。
10.一种银碳复合无锂负极，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制备而成。
...【技术特征摘要】
1.一种银碳复合无锂负极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述银的前驱体与所述导电碳的重量比为1∶(1-10)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述导电碳包括乙炔炭黑、导电石墨、导电炭黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、气相生长碳纤维、石墨烯中的一种或多种；优选地，所述导电碳为单壁碳纳米管；更优选地，所述单壁碳纳米管的比表面积为1000-1500g/m2。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述银的前驱体包括硝酸银、银氨、碳酸银、氯酸银、高氯酸银、高溴酸银、高碘酸银、氟化银中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述还原剂包括水合肼、葡萄糖、甲醛、双氧水、抗环血酸、次磷酸钠、硼氢化钠、乙二醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊，刘丙学，叶璟，尹宸柱，王如己，杨容，于冰，王建涛，徐冉，
申请(专利权)人：国联汽车动力电池研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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