当前位置: 首页 > 专利查询>郑州大学专利>正文

一种铜基复合集流体及其制备方法和在无负极金属电池中的应用技术

技术编号:44731736 阅读:41 留言:0更新日期:2025-03-21 17:56
本发明专利技术属于无负极钠/镁金属电池集流体制造技术领域,公开了一种铜基复合集流体及其制备方法和在无负极金属电池中的应用,用以解决传统集流体在高电流密度、高面容量下的钠/镁离子无序沉积以及钠/镁枝晶过度生长导致的电池循环寿命差的问题。本发明专利技术通过液相硫化方法在铜箔表面原位构筑了厚度约0.05‑1 μm线状结构的硫化铜,该硫化铜修饰层厚度为0.5‑5 μm,可有效降低钠离子或镁离子在集流体上的成核过电位。当其应用于无负极钠/镁金属电池,可实现电池在超高电流密度面容量下高的平均库伦效率和优异的循环寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池材料领域,涉及无负极金属电池。


技术介绍

1、钠离子电池(sibs)因其高的资源丰度以及良好的经济效应正成为二次电池市场中主力锂离子电池(libs)的有力竞争者。但受限于负极材料的选择,目前表现最佳的钠离子电池仅可提供120-160 wh kg-1的能量密度,仅达到lifepo4系列锂离子电池的最低标准。当取消对负极的使用而使用超薄的铜集流体与高电压正极相匹配,无负极钠金属电池(afsibs)有望实现超过300 wh kg-1的高能量密度,以此进一步拓展其在电动汽车、轻薄电子设备等领域的应用。

2、无负极金属电池中负极侧的反应则从金属离子的嵌入/脱嵌转变成金属离子的沉积/剥离。然而,传统的铜、铝箔集流体对钠金属亲和性较低,这导致了死钠和枝晶钠的不断生长以及不稳定固态电解质界面相(sei)的生成,进而造成了电池低的库伦效率。尤其在高电流密度和高容量负载情况下,差的金属和集流体之间的亲和性会大幅降低电池的循环寿命并引发一系列安全问题,如枝晶刺穿隔膜和电解液过度消耗产气等。因此,研究出一种亲和金属的新型集流体对于诱导金属均匀沉积、实本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种铜基复合集流体,其特征在于:所述铜基复合集流体是通过在铜箔表面原位构筑直径为0.05-1 μm的线状结构的硫化铜层,该硫化铜层的原位构筑厚度为0.5-5 μm。

2.权利要求1所述的铜基复合集流体的制备方法,其特征在于,步骤为:

3.根据权利要求2所述的铜基复合集流体的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中酸性溶液为HCl溶液、H2SO4溶液和CH3COOH溶液中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的铜基复合集流体的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中硫化液为硫化钠溶液或硫化钾溶液,硫化液中硫化钠或硫化钾的浓度为0.002-0.010 g/...

【技术特征摘要】

1.一种铜基复合集流体,其特征在于:所述铜基复合集流体是通过在铜箔表面原位构筑直径为0.05-1 μm的线状结构的硫化铜层,该硫化铜层的原位构筑厚度为0.5-5 μm。

2.权利要求1所述的铜基复合集流体的制备方法,其特征在于,步骤为:

3.根据权利要求2所述的铜基复合集流体的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中酸性溶液为hcl溶液、h2so4溶液和ch3cooh溶液中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的铜基复合集流体的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中硫化液为硫化钠溶液或硫化钾溶液,硫化液中硫化钠或硫化钾的浓度为0.002-0.010 g/ml。

5.根据权利要求4所述的铜基复合集流体的制备方法,其特征在于:所述铜箔浸入硫化液的时间为10-300 s。

6.一种无负极钠/镁金属电池,其特征在于:包括正极、电解液、隔膜以及权利要求1所述的铜基复合集流体。

7.根据权利要求6所述的无负极钠/镁金属电池,其特征在于:所述正极包括正极集流体和置于正极集流体上的正极膜片,正极膜片包括正极活性物质、导电剂和粘结剂;电解液包括钠/镁盐...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈卫华杜海英罗钧郭帅
申请(专利权)人:郑州大学
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1