[發明專利]一種高性能液態金屬電池負極集流體及其制備方法

有效

• 申請號: 201911031109.0
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110752373B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 趙海雷;褚鵬;王捷;謝宏亮;韓崇祺;李兆麟;楊朝
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/80;H01M10/38;H01M10/39
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種高性能液態金屬電池負極集流體，其特征在于，所述負極集流體包括由石墨層和鎳基合金泡沫骨架基體材料，所述的石墨層是由多層石墨烯構成的魚鱗狀層，所述基體材料選自鎳和鎳合金；所述的基體材料的孔徑為40-80PPI，孔隙率為90-98%，厚度為5-100mm；所述的鎳基合金泡沫骨架基體材料鎳的含量范圍為80 -100 wt.%。

2.根據權利要求1所述的一種高性能液態金屬電池負極集流體，其特征在于，所述的基體材料選自泡沫鎳、泡沫鎳鐵、泡沫鎳鎢、泡沫鎳鉬、泡沫鎳鉻、泡沫鎳鈷中的一種。

3.一種如權利要求1所述的高性能液態金屬電池負極集流體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將鎳基合金泡沫基體材料浸泡于丙酮中，超聲清洗后用酒精沖洗，以去除材料表面的油污，然后用N₂氣吹干得到清洗后的基體材料；

步驟2：將步驟1所清洗的基體材料，先在保護氣氛下進行退火處理，緊接著在保護氣氛成分不變的情況下將碳源通入設備中，采用常壓化學氣相沉積技術在其基體骨架上生長石墨層；

步驟3：將經過化學氣相沉積處理的材料，放入丙酮中超聲處理以去除表面結合力弱的碳，最終得到石墨@鎳基合金泡沫復合材料為骨架的負極集流體。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2退火處理中所述的保護氣氛為Ar與H₂的混合氣，其體積比為95：5，所述保護氣氛的流量為40-80 sccm，所述退火處理溫度為900-1000°C，所述退火處理時間為10-30 min。

5. 根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2所述化學氣相沉積的溫度為700-850°C，所述生長時間為5-30 min，所述碳源為甲烷、乙烷、乙烯和乙炔中的一種或多種。

6. 根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2化學氣相沉積技術中所述保護氣氛為Ar與H₂的混合氣，其體積比為95：5，流量控制在50-100 sccm，所述碳源的流量控制在5-10 sccm。

7.一種基于權利要求1-2任一所述負極集流體用于組裝液態金屬電池。