【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合金材料制备与应用，尤其涉及一种无负极锂金属电池负极集流体及制备方法与应用。
技术介绍
1、锂金属具有高的理论比容量(3860mahg-1)以及低氧化还原电位(-3.04v)，被认为是极具潜力的下一代高能量密度电池负极材料。然而目前锂金属厚度通常在100微米以上，过量的锂金属和高n/p比(n/p＞10)可获得较好的全电池循环稳定性，然而过量的金属锂负极会造成电池能量密度下降以及带来安全隐患。
2、无负极化(anode-free)是一种理想的高能量密度锂金属全电池构筑方案。在充电过程中，无负极锂金属电池中活性锂离子从正极脱嵌并直接在负极集流体上沉积；随后，在放电过程中，锂离子从原位形成的锂金属负极溶出并嵌回至正极材料中。无负极的锂电池可以减少电池的重量和空间，与传统锂离子电池相比，其能量密度将显著提升，因此具有非常大的研究意义和应用价值。铜箔因具有高的导电性、延展性以及在低电位下的稳定性等优点而成为锂离子电池负极的集流体。然而，铜集流体与锂的结合能力很差，表现出天然的疏锂特性，易诱发不均匀的锂沉积，在沉积锂过程中容易形成枝晶和死锂，导致差的循环稳定性和安全隐患。在集流体表面引入与锂结合能力较强的改性材料，使集流体具有亲锂特性，是实现稳定和均匀沉积金属锂的重要途径。
3、常用的亲锂改性材料主要包括金属化合物(金属氧化物、金属氮化物和金属硫化物等)、碳基材料(碳纳米管、碳纳米纤维、多孔石墨和氧化石墨烯等)、有机聚合物(聚丙烯腈、聚环氧乙烷和聚酰亚胺等)和金属粒子材料等。其中，亲锂性的金属粒子能够与
技术实现思路
1、本专利技术针对上述现有技术存在的不足，提供一种无负极锂金属电池负极集流体及制备方法与应用，具体的技术方案如下：
2、本专利技术的第一个目的在于提供一种无负极锂金属电池负极集流体的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将三氯化锑试剂置于极性有机溶剂中，搅拌至三氯化锑均匀溶解，得三氯化锑溶液；
4、(2)将铜箔集流体置于所得的三氯化锑溶液中进行反应，制备出具有cu2sb修饰层的铜集流体cu2sb@cu；
5、(3)将步骤(2)所得铜集流体cu2sb@cu与锂金属匹配组装电池，通过电化学原位锂化过程，得到负极集流体li3sb@cu。
6、进一步地，所用到的铜箔集流体置于无水乙醇中超声清洗，干燥。
7、进一步地，所述步骤(3)也可以为将步骤(2)所得铜集流体cu2sb@cu与金属li箔接触，通过锂化反应，得到负极集流体li3sb@cu。
8、本专利技术通过简单的一步原位合成方法，在铜集流体表面修饰cu2sb层，其中合金修饰层以化学键的形式与铜集流体紧密结合，起到“电子胶”的作用。cu2sb修饰层在后续电化学锂化过程中在其表面原位形成亲锂的锂锑合金(li3sb@cu)，“电子胶”继续发挥作用连接铜集流体以及锂，使其能够在后续的循环中持续保持稳定。该负极集流体中合金修饰层与铜基底结合力强，有利于增强电池后续循环过程中的结构稳固性，制备方法操作简单，修饰层厚度可调，适用于锂金属电池应用。
9、进一步地，所述步骤(1)中，铜集流体超声清洗时间区间为15～30min，干燥温度区间为50～80℃，干燥时间30～60min。
10、进一步地，所述步骤(2)中，所述极性有机溶剂为二甲基亚砜、无水乙醇、四氢呋喃或乙二醇二甲醚中的任意一种。
11、进一步地，所述步骤(2)中，将三氯化锑溶解于极性有机溶剂中，所述三氯化锑溶液浓度为0.02～0.05mol l-1，溶解的温度为25～35℃，搅拌的时间为10～30min。
12、进一步地，所述步骤(3)中，铜集流体和三氯化锑/极性有机溶液的反应的温度为50～100℃，反应的时间为10～60min，所述真空干燥温度为60～80℃，干燥时间8～12h。
13、进一步地，所述步骤(3)得到的cu2sb@cu集流体的cu2sb修饰层厚度为1～6μm。
14、进一步地，所述步骤(4)中，所述cu2sb@cu集流体在活化过程中与li反应原位生成厚度约2-10μm并具有“亲锂性”的li3sb@cu集流体，优选厚度为3μm。
15、本专利技术的第二个目的在于提供由上述锂金属电池负极集流体的制备方法获得的无负极li3sb@cu集流体。
16、本专利技术的第三个目的在于提供负极集流体li3sb@cu在制备无负极锂金属电池中应用，所述li3sb@cu集流体作为无负极锂金属电池的负极。
17、本专利技术的有益效果是：
18、本专利技术通过简单的原位合成方法，在铜集流体表面修饰cu2sb层，其中合金修饰层以化学键的形式与铜集流体紧密结合，保证了修饰层的结构稳定性。cu2sb修饰层在电化学锂化过程中在其表面原位形成锂锑合金，得到锂锑合金修饰的负极集流体li3sb@cu。所述负极集流体li3sb@cu具有稳定和均匀的亲锂合金层，有效降低锂金属的成核过电位，诱导锂离子的均匀成核，实现均匀的锂沉积；用作无负极锂金属电池的负极，可显著提高无负极锂金属电池的库伦效率和循环稳定性，且制备方法操作简单，修饰层厚度可调，适用于锂金属电池应用。
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1.一种无负极锂金属电池负极集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无负极锂金属电池负极集流体的制备方法，其特征在于，将步骤(2)所得铜集流体Cu2Sb@Cu与金属Li箔接触，通过锂化反应，得到负极集流体Li3Sb@Cu。
3.根据权利要求1所述的无负极锂金属电池负极集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述极性有机溶剂为二甲基亚砜、无水乙醇、四氢呋喃或乙二醇二甲醚中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的无负极锂金属电池负极集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，三氯化锑的物质的量为0.40～1.0mmol，所述有机溶剂的用量为20mL(三氯化锑溶液浓度为0.02～0.05molL-1)，溶解的温度为25～35℃，搅拌的时间为10～30min。
5.根据权利要求4所述的无负极锂金属电池负极集流体的制备方法，其特征在于，铜箔和三氯化锑/极性有机溶液的反应的温度为50～100℃，反应的时间为10～60min，所述真空干燥温度为60～80℃，干燥时间8～12h。
6.根据权利要求
7.根据权利要求1所述的无负极锂金属电池负极集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述Cu2Sb@Cu集流体在活化过程中与Li反应原位生成厚度为2-10μm，具有“亲锂性”的Li3Sb@Cu集流体。
8.一种负极集流体，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述无负极锂金属电池负极集流体的制备方法制得。
9.如权利要求8所述的负极集流体在锂金属电池中应用。
...【技术特征摘要】
1.一种无负极锂金属电池负极集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无负极锂金属电池负极集流体的制备方法，其特征在于，将步骤(2)所得铜集流体cu2sb@cu与金属li箔接触，通过锂化反应，得到负极集流体li3sb@cu。
3.根据权利要求1所述的无负极锂金属电池负极集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述极性有机溶剂为二甲基亚砜、无水乙醇、四氢呋喃或乙二醇二甲醚中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的无负极锂金属电池负极集流体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，三氯化锑的物质的量为0.40～1.0mmol，所述有机溶剂的用量为20ml(三氯化锑溶液浓度为0.02～0.05moll-1)，溶解的温度为25～35℃，搅拌的时间为10～30min。
5.根据权利要求...
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