一种CTCN四相复合集流体

本技术属于锂电池负极集流体，具体涉及一种ctcn四相复合集流体。

背景技术：

1、随着电动汽车、便携式设备等领域的快速发展，锂电池需求日益增长。作为锂电池的关键组件，负极集流体承担着汇集负极活性物质和传递电流的作用，然而，在商业化锂电池中，集流体通常采用金属材料，如铜箔或铝箔。这些金属材料不仅重量大，而且占据了电池相当大的体积，这使得电池的能量密度较低。同时，传统的金属集流体存在着强度不足、不耐腐蚀、体积变化较大等问题，限制了锂电池性能的提升。

2、此外，在商业化锂电池的充电和放电过程中，负极集流体性能不佳，可能引发体积变化和副反应。这将导致集流体发生弯曲或膨胀，不仅破坏其结构完整性，还可能引发电池内部应力分布不均，严重时甚至导致电池热失控、短路等安全事故。同时，集流体还可能与电解液产生副反应，生成不导电物质，从而降低电池的电导率，影响电池性能。

3、为了解决上述问题，研究人员开始探索兼具优异性能和稳定性的负极集流体材料。其中，研究最为广泛的是复合集流体材料。复合集流体由两种或多种材料组合而成，既具备纳米材料的高强度、高导电性和轻质等特点，又具有传统金属集流体的稳定性。这使得复合集流体在锂电池循环过程中体积变化较小，有利于提高电池的安全性和稳定性。

4、在实际应用中，复合集流体已开始逐渐替代传统金属集流体。随着研究的深入，未来复合集流体在锂电池领域的应用将更加广泛，有助于提高锂电池的能量密度、安全性和稳定性。此外，复合集流体的研究还将推动其他领域的创新发展，如钠离子电池、锂硫电池等。通过不断优化材料组成和制备工艺，解决体积膨胀和副反应等问题，复合集流体有望成为下一代锂电池负极集流体的主导材料。在这一领域的研究将为电动汽车、便携式设备等领域的可持续发展提供有力支持。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的不足，本实用新型提出一种ctcn四相复合集流体。

2、本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种ctcn四相复合集流体，包括位于最内层的铜基层，两个金属钛层分别设置在铜基层的上下外表面，两个碳纳米管层分别设置在金属钛层的外表面，两个金属镍层分别设置在碳纳米管层的外表面。

3、进一步的，铜基层的厚度为30-50μm，每个金属钛层的厚度均为1-5μm，每个碳纳米管层的厚度均为5-15nm，每个金属镍层的厚度均为100-5000nm。

4、进一步的，铜基层为铜、铜锡合金、铜锌合金、铜铝合金、铜镁合金、铜镍合金、铜铁合金、铜锰合金、铜铬合金、铜钛合金、铜铅合金、铜银合金、铜金合金、铜铂合金为材料制备出来的丝、线、箔、片、网、泡沫。

5、进一步的，所述金属钛层通过磁控溅射技术沉积在铜基层的外表面。

6、进一步的，所述碳纳米管层通过水溶液法形成在金属钛层的外表面。

7、进一步的，所述金属镍层通过电镀法镀在碳纳米管层的外表面。

8、进一步的，所述金属钛层、碳纳米管层以及金属镍层的厚度，均可通过调控反应条件来满足不同的生产需求。

9、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

10、铜基层作为复合集流体的最内层，能够提供结构支撑和导电网络；金属钛层作为第三外层，能够提供轻量化和抗腐蚀性能；碳纳米管作为第二外层，即次外层，填充在金属钛层的外表面，能够实现优异的导电和力学性能；金属镍层位于最外层，能够提供高能量密度的电极活性物质和稳定性，并具有耐腐蚀性；四者相结合，综合实现了ctcn复合集流体的高强度、耐腐蚀、轻量化、高电导率的目标。应用于锂电池，将有效抑制锂枝晶的生长和副反应发生，大幅提升锂电池的循环寿命、能量密度和安全性。此外，该集流体制备方法相对简单易行，成本低廉，可广泛应用于锂电池负极集流体的生产。

11、上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

技术特征：

1.一种ctcn四相复合集流体，其特征在于：包括位于最内层的铜基层，两个金属钛层分别设置在铜基层的上下外表面，两个碳纳米管层分别设置在金属钛层的外表面，两个金属镍层分别设置在碳纳米管层的外表面；所述铜基层的厚度为30-50μm，每个金属钛层的厚度均为1-5μm，每个碳纳米管层的厚度均为5-15nm，每个金属镍层的厚度均为100-5000nm，所述金属钛层通过磁控溅射技术沉积在铜基层的外表面，所述碳纳米管层通过水溶液法形成在金属钛层的外表面，所述金属镍层通过电镀法镀在碳纳米管层的外表面。

技术总结一种CTCN四相复合集流体，包括位于最内层的铜基层，两个金属钛层分别设置在铜基层的上下外表面，两个碳纳米管层分别设置在金属钛层的外表面，两个金属镍层分别设置在碳纳米管层的外表面。铜基层作为复合集流体的最内层，能够提供结构支撑和导电网络；金属钛层作为第三外层，能够提供轻量化和抗腐蚀性能；碳纳米管作为第二外层，即次外层，填充在金属钛层的外表面，能够实现优异的导电和力学性能；金属镍层位于最外层，能够提供高能量密度的电极活性物质和稳定性；四者相结合，综合实现了CTCN复合集流体的高强度、耐腐蚀、轻量化、高电导率的目标。技术研发人员：孟繁辉,黄少博受保护的技术使用者：河南科技大学技术研发日：20240206技术公布日：2024/11/7