本發(fā)明涉及電化學(xué)儲能領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合集流體及其制備方法、極片、硫化物固態(tài)電池。

背景技術(shù)：

1、硫化物固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率能夠達(dá)到10-2s/cm的級別，因此硫化物固態(tài)電池目前被認(rèn)為是最有潛力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的固態(tài)電池路線。傳統(tǒng)的電池極片中，多采用cu（銅）箔作為負(fù)極集流體，采用al（鋁）箔作為正極集流體。然而，經(jīng)過研究，對于硫化物固態(tài)電池而言，由于硫化物本身材料特性，硫化物會與工況環(huán)境中的痕量水反應(yīng)生成h2s氣體，而h2s會腐蝕cu箔集流體，也會在正極al箔集流體表面形成高阻抗物質(zhì)，降低硫化物固態(tài)電池的循環(huán)等性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要提供一種復(fù)合集流體及其制備方法、極片、硫化物固態(tài)電池，以解決硫化物反應(yīng)產(chǎn)生的h2s腐蝕傳統(tǒng)的cu、al集流體的問題。

2、本發(fā)明的第一方面為提供一種復(fù)合集流體，方案如下：

3、一種復(fù)合集流體，包括聚合物支撐層、m金屬層以及防腐導(dǎo)電層；所述m金屬層設(shè)置在所述聚合物支撐層上，所述m金屬層中所含m金屬為cu或al，所述防腐導(dǎo)電層設(shè)置在所述m金屬層遠(yuǎn)離所述聚合物支撐層的一側(cè)，所述防腐導(dǎo)電層的材料選自ta、pd、ir以及rh中的一種或者多種。

4、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述復(fù)合集流體還包括過渡層，所述過渡層設(shè)置在所述m金屬層和所述防腐導(dǎo)電層之間，所述過渡層的材料為所述m金屬的合金，所述m金屬的合金中的其他金屬為ta、pd、ir以及rh中的一種或者多種。

5、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述過渡層中所述m金屬的原子占比自靠近所述m金屬層的一側(cè)至遠(yuǎn)離所述m金屬層的一側(cè)逐漸降低。

6、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述過渡層中所述m金屬的原子均勻分布。

7、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述過渡層中所述m金屬的原子占比為45%~55%；

8、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述過渡層的厚度為0.2μm~2μm。

9、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述復(fù)合集流體還包括連接增強(qiáng)層，所述連接增強(qiáng)層設(shè)置在所述m金屬層和所述聚合物支撐層之間，所述連接增強(qiáng)層的材料選自ti以及cr中的一種或者多種。

10、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述連接增強(qiáng)層的厚度為5nm~100nm。

11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述m金屬層的厚度為0.2μm~2μm。

12、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述防腐導(dǎo)電層的厚度為0.2μm~2μm。

13、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚合物支撐層的厚度為3μm~8μm。

14、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚合物支撐層的材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚四氟乙烯中的一種或者多種。

15、本發(fā)明的第二方面為提供一種復(fù)合集流體的制備方法，方案如下：

16、一種復(fù)合集流體的制備方法，包括以下步驟：

17、提供聚合物支撐層；

18、在所述聚合物支撐層上形成m金屬層；

19、在所述m金屬層遠(yuǎn)離所述聚合物支撐層的一側(cè)上形成防腐導(dǎo)電層，所述防腐導(dǎo)電層的材料選自ta、pd、ir以及rh中的一種或者多種。

20、本發(fā)明的第三方面為提供一種極片，方案如下：

21、一種極片，包括電極層以及上述任一實(shí)施例所述的復(fù)合集流體或者通過上述任一實(shí)施例所述的制備方法制備得到的復(fù)合集流體，所述電極層設(shè)置在所述復(fù)合集流體上。

22、本發(fā)明的第四方面為提供一種硫化物固態(tài)電池，方案如下：

23、一種硫化物固態(tài)電池，包括正極極片、負(fù)極極片以及設(shè)置在所述正極極片和所述負(fù)極極片之間的硫化物固態(tài)電解質(zhì)層；

24、所述正極極片包括正極層以及上述任一實(shí)施例所述的復(fù)合集流體或者通過上述任一實(shí)施例所述的制備方法制備得到的復(fù)合集流體，所述正極層設(shè)置在所述復(fù)合集流體上，所述m金屬為al；和/或

25、所述負(fù)極極片包括負(fù)極層以及上述任一實(shí)施例所述的復(fù)合集流體或者通過上述任一實(shí)施例所述的制備方法制備得到的復(fù)合集流體，所述負(fù)極層設(shè)置在所述復(fù)合集流體上，所述m金屬為cu。

26、與傳統(tǒng)技術(shù)相比，上述復(fù)合集流體及其制備方法、極片、硫化物固態(tài)電池具有以下有益效果：

27、上述復(fù)合集流體及其制備方法在聚合物支撐層上設(shè)置m金屬層以及防腐導(dǎo)電層，防腐導(dǎo)電層的材料選自ta、pd、ir以及rh中的一種或者多種。外層的防腐導(dǎo)電層具有較為良好的導(dǎo)電性的同時(shí)，能夠避免被h2s腐蝕，并能夠在一定程度保護(hù)內(nèi)層的cu、al層，降低m金屬層的cu腐蝕或者al表面反應(yīng)，可穩(wěn)定為硫化物固態(tài)電池匯集、輸出電流，有助于提高硫化物固態(tài)電池的循環(huán)穩(wěn)定性。cu、al具有更好的導(dǎo)電性，同時(shí)其成本也更低。因此，上述復(fù)合集流體相較于傳統(tǒng)使用的銅箔或鋁箔，能夠提高硫化物固態(tài)電池的循環(huán)穩(wěn)定性，并能夠較好地平衡復(fù)合集流體的性能和成本。

28、上述極片以及硫化物固態(tài)電池具有所述的復(fù)合集流體或者通過所述的制備方法制備得到的復(fù)合集流體，因而具有相應(yīng)的技術(shù)特征，能夠獲得相應(yīng)的有益效果。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合集流體，其特征在于，包括聚合物支撐層、m金屬層以及防腐導(dǎo)電層；所述m金屬層設(shè)置在所述聚合物支撐層上，所述m金屬層中所含m金屬為cu或al，所述防腐導(dǎo)電層設(shè)置在所述m金屬層遠(yuǎn)離所述聚合物支撐層的一側(cè)，所述防腐導(dǎo)電層的材料選自ta、pd、ir以及rh中的一種或者多種。

2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合集流體，其特征在于，所述復(fù)合集流體還包括過渡層，所述過渡層設(shè)置在所述m金屬層和所述防腐導(dǎo)電層之間，所述過渡層的材料為所述m金屬的合金，所述m金屬的合金中的其他金屬為ta、pd、ir以及rh中的一種或者多種。

3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合集流體，其特征在于，所述過渡層中所述m金屬的原子占比自靠近所述m金屬層的一側(cè)至遠(yuǎn)離所述m金屬層的一側(cè)逐漸降低；

4.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合集流體，其特征在于，所述復(fù)合集流體符合以下特征（1）~（2）中的至少一項(xiàng)：

5.如權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的復(fù)合集流體，其特征在于，所述復(fù)合集流體還包括連接增強(qiáng)層，所述連接增強(qiáng)層設(shè)置在所述m金屬層和所述聚合物支撐層之間，所述連接增強(qiáng)層的材料選自ti以及cr中的一種或者多種。

6.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合集流體，其特征在于，所述連接增強(qiáng)層的厚度為5nm~100nm。

7.如權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的復(fù)合集流體，其特征在于，所述復(fù)合集流體符合以下特征（1）~（4）中的至少一項(xiàng)：

8.一種復(fù)合集流體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.一種極片，其特征在于，包括電極層以及權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的復(fù)合集流體或者通過權(quán)利要求8所述的制備方法制備得到的復(fù)合集流體，所述電極層設(shè)置在所述復(fù)合集流體上。

10.一種硫化物固態(tài)電池，其特征在于，包括正極極片、負(fù)極極片以及設(shè)置在所述正極極片和所述負(fù)極極片之間的硫化物固態(tài)電解質(zhì)層；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種復(fù)合集流體及其制備方法、極片、硫化物固態(tài)電池。上述復(fù)合集流體包括聚合物支撐層、M金屬層以及防腐導(dǎo)電層；M金屬層設(shè)置在聚合物支撐層上，M金屬層中所含M金屬為Cu或Al，防腐導(dǎo)電層設(shè)置在M金屬層遠(yuǎn)離聚合物支撐層的一側(cè)，防腐導(dǎo)電層的材料選自Ta、Pd、Ir以及Rh中的一種或者多種。外層的防腐導(dǎo)電層具有較為良好的導(dǎo)電性的同時(shí)，能夠避免被H<subgt;2</subgt;S腐蝕，并能夠在一定程度保護(hù)內(nèi)層的Cu、Al層，降低M金屬層的Cu腐蝕或者Al表面反應(yīng)，有助于提高硫化物固態(tài)電池的循環(huán)穩(wěn)定性。上述復(fù)合集流體相較于傳統(tǒng)使用的銅箔或鋁箔，能夠提高硫化物固態(tài)電池的循環(huán)穩(wěn)定性，并能較好地平衡復(fù)合集流體的性能和成本。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡比亞,王榮福,易典,朱海峰,袁昌理
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市漢嵙新材料技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10