[发明专利]集流体、电池、集流体制备方法及电池制备方法

说明书

本申请提供一种集流体、电池、集流体制备方法及电池制备方法。集流体包括基体及主体部。主体部设于基体的表面，主体部至少包括第一层状结构和第二层状结构，第一层状结构包括多个第一孔，第二层状结构包括多个第二孔，第二孔的平均孔径大于第一孔的平均孔径，第一孔与第二孔连通，基体、第一层状结构和第二层状结构依次层叠设置。本申请中，构筑的集流体至少包括层叠设置的第一层状结构和第二层状结构，第二孔的平均孔径大于第一孔的平均孔径，使得集流体具有结构有序巨大的反应界面和梯度孔隙率分布的优点，在充电过程，活性金属离子自大孔到小孔沉积，有效抑制金属枝晶的形成，提高电池的安全性能、倍率性能和循环性能。

技术领域

本申请涉及新能源电池技术领域，具体涉及一种集流体、电池、集流体制备方法及电池制备方法。

背景技术

在无负极锂电池中，所有活性锂离子最初都存储在阴极材料中，在初始充电过程中，锂离子从阴极提取，移至阳极，并直接原位电镀在裸集流体上。随后，在放电过程中，将活性锂离子从原位形成的锂阳极上剥离，并嵌入到阴极中。由于没有惰性主体和金属锂阳极，无负极锂电池的体积可以最小化，并具有最大的能量密度。

目前无负极设计有两种可能的方法：（1）完全替代铜作为集流体，（2）在铜上涂一层修饰层。其中，完全替代铜作为集流体多数通过制备3D多功能集流体或者复合集流体来实现。上述两种无负极设计的实现方法在一定程度上可以减缓体积变化或者提高比能量，但是枝晶问题仍然无法解决。

发明内容

本申请提供了一种集流体、电池、集流体制备方法及电池制备方法，至少用于解决电池在充放电过程中容易形成枝晶的问题。

本申请提供实施例提供一种集流体。所述集流体包括基体及主体部。所述主体部设于所述基体的表面，所述主体部至少包括第一层状结构和第二层状结构，所述第一层状结构包括多个第一孔，所述第二层状结构包括多个第二孔，所述第二孔的平均孔径大于所述第一孔的平均孔径，所述第一孔与所述第二孔连通，所述基体、所述第一层状结构和所述第二层状结构依次层叠设置。

本申请实施例提供一种电池。电池包括正极极片、隔膜、本申请任一实施例所述的集流体及电解液。所述集流体、所述正极极片与所述隔膜组装后，注入所述电解液。

本申请实施例提供一种集流体制备方法。所述集流体制备方法包括：在基体的表面形成硅蛋白石模板，所述硅蛋白石模板包括多层二氧化硅，不同层的所述二氧化硅的粒径不同，沿远离所述基体的表面的方向上，不同层的所述二氧化硅的粒径逐渐增大。将MOFs材料溶液填充所述硅蛋白石模板。将填充有所述MOFs材料溶液后的所述硅蛋白石模板经过高温碳化处理。去除填充高温碳化处理后的所述硅蛋白石模板中的所述二氧化硅，得到本申请任一实施方式所述的集流体。

本申请实施例提供一种电池制备方法。所述电池制备方法包括：将正极活性物质、导电剂、粘结剂按照（90-95）：（1-4）：（3-7）的比例与第二溶剂混合搅拌均匀后得到浆料。将所述浆料涂覆在铝箔上，并经过烘干、冷压后制得正极极片。将所述正极极片、本申请任一实施例所述的制备方法制得的集流体和隔膜封装后，注入电解液制成所述电池。

本申请的集流体、电池、集流体制备方法和电池制备方法中，构筑的集流体至少包括第一层状结构和第二层状结构，第二层状结构的第二孔的平均孔径大于第一层状结构的第一孔的平均孔径，使得集流体具有结构有序的优点；且基体、第一层状结构和第二层状结构依次层叠设置，使得集流体具有巨大的反应界面和梯度孔隙率分布的优点，在充电过程，活性金属离子自孔径大的孔到孔径小的孔沉积，从而有效抑制金属枝晶的形成，提高电池的安全性能、倍率性能和循环性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本申请一实施例提供的集流体的结构示意图；

图2是本申请一实施例提供的电池的结构示意图；