【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電池領域，具體涉及一種負極集流體及其制備方法、負極極片和鋰金屬電池。
技術介紹
1、隨著全球新能源汽車產業進入快速發展期，傳統鋰離子電池(libs)已無法滿足現階段市場對高能量密度和低成本儲能器件的需求。鋰金屬電池(lmbs)是負極活性材料采用鋰金屬的電池，由于其極低的電極電位和極高的理論容量被認為是最具潛力的下一代新型儲能系統之一，被視為高能電池負極材料的最終選擇。
2、由于商業化的銅集流體與鋰金屬存在較大的晶格失配度，導致嚴重的疏鋰性質。并且，在充放電過程中，鋰金屬負極有以下幾個缺點：1.鋰金屬負極容易出現鋰枝晶的生長，這可能導致電池內部短路，甚至引發熱失控和安全事故；2.由于鋰枝晶和“死鋰”的產生，鋰金屬負極的庫侖效率可能較低，這限制了電池的能量效率和循環壽命；3.鋰金屬與電解液之間的反應可能導致不穩定的固體電解質界面層(sei層)形成，這會增加電池的內阻，降低效率，并加速電池性能衰減。
技術實現思路
1、本專利技術的目的之一在于提供一種負極集流體及其制備方法、負極極片和鋰金屬電池，用以解決鋰金屬電池庫倫效率低的問題。
2、為了達到以上目的，本專利技術采用的技術方案是：一種用于鋰金屬電池的負極集流體，包括集流體本體、設置在所述集流體本體厚度方向至少一側的涂層，所述涂層包括導電劑和氟化氮化硼納米片。
3、進一步地，所述導電劑和所述氟化氮化硼納米片的質量比為(0.1-45)：(0.1-50)。示例性地，所述導電劑和所述氟化氮化硼納
4、進一步地，所述涂層還包括粘接劑，所述氟化氮化硼和所述粘接劑的質量比為(0.1-50)：(1-5)，所述粘接劑選自聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中的一種或多種。示例性地，所述氟化氮化硼和所述粘接劑的質量比為0.1：1、0.1：2、0.1：5、20：1、20：2、20：5、50：1、50：2、50：5或其中的任意兩者組成的范圍。
5、進一步地，所述的用于鋰金屬電池的負極集流體，包括以下技術特征的至少一種：
6、(1)所述涂層的厚度為0.5μm-5μm；示例性地，所述涂層的厚度為0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或其中的任意兩者組成的范圍。
7、(2)所述氟化氮化硼納米片直徑為100-2000nm；示例性地，氟化氮化硼納米片直徑為100nm、200nm、500nm、1000nm、1500nm、2000nm或其中的任意兩者組成的范圍。
8、(3)所述導電劑選自導電炭黑、膠體石墨、少層石墨烯、碳納米管中的一種或幾種；
9、(4)所述集流體本體為銅箔、鋁箔、復合銅箔、復合鋁箔中的至少一種。
10、進一步地，所述導電劑為導電炭黑和碳納米管的混合物；所述導電炭黑和碳納米管的質量比為(4-9):1；所述導電炭黑粒徑為10-35nm，所述碳納米管粒徑為5-100nm，所述碳納米管長度為0.1-5μm。示例性地，所述導電炭黑和碳納米管的質量比為4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或其中的任意兩者組成的范圍，導電炭黑粒徑為10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm或其中的任意兩者組成的范圍，碳納米管粒徑5nm、10nm、20nm、40nm、60nm、80nm、100nm或其中的任意兩者組成的范圍，碳納米管長度0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或其中的任意兩者組成的范圍。
11、一種用于鋰金屬電池的負極集流體的制備方法，包括如下步驟：
12、s1、制備分散劑溶液；
13、s2、將導電劑、氟化氮化硼、粘接劑加入分散劑溶液中，制得集流體用漿料；
14、s3、將漿料涂覆在集流體本體表面，烘烤，制得負極集流體。
15、進一步地，所述的負極集流體的制備方法，包括以下技術特征中的至少一種：
16、(1)s1中，所述分散劑溶液固含量為0.5％-5％，分散劑溶液的粘度3000cp-15000cp；
17、(2)所述分散劑溶液的制備方法包括：將去離子水與分散劑混合并攪拌，攪拌溫度為20℃-40℃，攪拌速度為10-50rpm，分散速度為400-1000rpm，攪拌時間為120min-300min；
18、(3)s2中，所述將導電劑、氟化氮化硼、粘接劑加入分散劑溶液中，制得集流體用漿料包括：將導電劑和氟化氮化硼納米片分別分次加入至分散劑溶液中并攪拌，攪拌速度為5-50rpm，分散速度為200-800rpm，攪拌時間為120min-300min；攪拌過程中向分散劑溶液加入n-甲基吡咯烷酮；攪拌結束后再向所述分散劑溶液中加入粘接劑，攪拌，制得集流體用漿料；
19、其中，質量百分比，所述n-甲基吡咯烷酮占所述漿料的0.5％-1％；通過加入n-甲基吡咯烷酮nmp溶劑，提升溶劑對導電劑和氟化氮化硼納米片的溶解性。
20、(4)所述漿料中，導電劑：氟化氮化硼納米片：粘接劑：分散劑＝(0.1-45)：(0.1-50)：(1-5)：(0.1-5)；
21、(5)以質量百分比計算，所述漿料固含量為10％-30％，漿料粘度為1500cp-9000cp；
22、(6)s3中，涂覆漿料的集流體本體在90℃-120℃的烘箱中保持10s-120s，制得負極集流體；
23、(7)s3中，在集流體本體的上表面和/或下表面涂覆s2制備的漿料；
24、(8)所述集流體本體為銅箔、鋁箔、復合銅箔、復合鋁箔中的至少一種。
25、進一步地，所述氟化氮化硼納米片直徑為100-2000nm；和/或，所述導電劑選自導電炭黑、膠體石墨、少層石墨烯、碳納米管中的一種或幾種。
26、一種用于鋰金屬電池的負極極片，包括如上所述的負極集流體，或通過如上所述的制備方法制備得到的負極集流體。
27、一種鋰金屬電池，包括如上所述的負極極片。
28、本專利技術的有益效果是：
29、1)通過引入氟化氮化硼(f-bn)納米片和導電劑混合涂層，當將負極集流體應用在鋰金屬電池后，使得鋰金屬電池充放電后在負極極片表面形成的固體電解質界面膜(sei膜)中包含lif和li3n，li3n具有較高的吸附能和較低的離子擴散勢壘，有利于鋰離子的快速傳輸，使li均勻的沉積，避免其局部聚集演變成枝晶，提升電池的首次庫倫效率和安全性。
30、2)f-bn的接觸角測得為3.9°，接觸角使其具有高表面界面能，有利于形成穩定的sei膜并促進離子快速傳輸，進一步降低li沉積。
31、3)f-bn和lif都具有高電子隧穿勢壘的界面穩定性，f-bn的離子電導率為1.4×10-3s?cm本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于鋰金屬電池的負極集流體，其特征在于，包括集流體本體、設置在所述集流體本體厚度方向至少一側的涂層，所述涂層包括導電劑和氟化氮化硼納米片。
2.根據權利要求1所述的用于鋰金屬電池的負極集流體，其特征在于，所述導電劑和所述氟化氮化硼納米片的質量比為(0.1-45)：(0.1-50)。
3.根據權利要求1所述的用于鋰金屬電池的負極集流體，其特征在于，所述涂層還包括粘接劑，所述氟化氮化硼和所述粘接劑的質量比為(0.1-50)：(1-5)，所述粘接劑選自聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中的一種或多種。
4.根據權利要求1至3任一項所述的用于鋰金屬電池的負極集流體，其特征在于，包括以下技術特征的至少一種：
5.根據權利要求4所述的用于鋰金屬電池的負極集流體，其特征在于，所述導電劑為導電炭黑和碳納米管的混合物；所述導電炭黑和碳納米管的質量比為(4-9):1；所述導電炭黑粒徑為10-35nm，所述碳納米管粒徑為5-100nm，所述碳納米管長度為0.1-5μm。
6.一種用于鋰金屬電池的負極集流體的制備方法，
7.根據權利要求6所述的負極集流體的制備方法，其特征在于，包括以下技術特征中的至少一種：
8.根據權利要求7所述的負極集流體的制備方法，其特征在于，所述氟化氮化硼納米片直徑為100-2000nm；和/或，所述導電劑選自導電炭黑、膠體石墨、少層石墨烯、碳納米管中的一種或幾種。
9.一種用于鋰金屬電池的負極極片，包括權利要求1-5任一項所述的負極集流體，或通過權利要求6-8任一項所述的制備方法制備得到的負極集流體。
10.一種鋰金屬電池，包括權利要求9所述的負極極片。
...【技術特征摘要】
1.一種用于鋰金屬電池的負極集流體，其特征在于，包括集流體本體、設置在所述集流體本體厚度方向至少一側的涂層，所述涂層包括導電劑和氟化氮化硼納米片。
2.根據權利要求1所述的用于鋰金屬電池的負極集流體，其特征在于，所述導電劑和所述氟化氮化硼納米片的質量比為(0.1-45)：(0.1-50)。
3.根據權利要求1所述的用于鋰金屬電池的負極集流體，其特征在于，所述涂層還包括粘接劑，所述氟化氮化硼和所述粘接劑的質量比為(0.1-50)：(1-5)，所述粘接劑選自聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中的一種或多種。
4.根據權利要求1至3任一項所述的用于鋰金屬電池的負極集流體，其特征在于，包括以下技術特征的至少一種：
5.根據權利要求4所述的用于鋰金屬電池的負極集流體，其特征在于，所述導電劑為導電炭黑和碳納...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李國軍，居澤星，翁子航，武俊偉，翁偉嘉，
申請(專利權)人：江蘇英聯復合集流體有限公司，
類型：發明
國別省市：
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