本发明涉及锂硫电池或锂金属电池，特别涉及一种用于采用金属锂作为阳极的锂硫电池的阴极集流体和锂电池或其它锂离子电池的阳极集流体。
背景技术：
1、目前，锂硫电池和锂金属电池在高能量密度和长循环寿命方面具有很大的应用潜力。然而，截止目前，上述两类电池负极(阳极)均采用单一的金属锂箔，这种设计在电池充放电循环过程中存在显著的缺陷。由于缺少集流体作为金属锂箔的支撑物和导电网络，金属锂箔在电池充放电循环早期就容易发生断裂和锂金属不均匀沉积，导致电池内极片发生短路和断路失效，从而严重限制了电池的循环寿命。此外，正极(阴极)材料在循环过程中也容易因锂源的耗尽导致容量衰减和稳定性下降。
2、在化学电池，特别是锂硫电池或锂金属电池，当前都是按照直接采用金属锂箔作为负极(阳极)方式，没有集流体承载金属锂，会导致金属锂在早期的循环就会发生锂箔断裂而使得负极(阳极)失效及电池失效。
3、为此，中国发明专利授权公告号cn110828829b专利指出了3d集流体得重要性和解决方案，但其采用的集流体原料是单位质量较重范围的金属材料，与电池提高比能量的远景相违背。同时它需要在集流体上沉积或者电镀金银等贵金属，工艺复杂，成本高。不利于大规模制造和产业化应用。
4、中国发明专利授权公告号cn103794800b专利中采用泡沫金属作为金属锂的载体，当前技术下，部分金属类泡沫材料尽管制备均匀性已经有很大提高了，但与机械制造加工方法相比，其一致性还是有很大距离，而电池的制造过程往往通过各个部件材料的重量投入和监测来保证其一致性，因此上述材料一致性的差别对单体电池一致性影响很大，最终将影响电池的循环寿命。同时泡沫金属的加工成本也相对较高。
5、中国发明专利授权公告号cn110061191b专利核心为：集流体作为骨架的是三维泡沫铜，分散在所述三维泡沫铜空隙中的金属锂；其中，在所述三维泡沫铜的表面生长有金属纳米材料，形成亲锂性的表面；三维泡沫铜通过所述金属纳米材料与锂形成合金。与上述专利相同的问题，1：一致性；2：重金属不符合轻量化需求；3：金属铜表面需要进行复杂得处理才能使得金属锂与之相亲和。工艺复杂、成本高、产业化难。
6、中国发明专利授权公告号cn109713224b此专利也是以泡沫金属为集流体，也存在以上相同的问题。
7、另外，采用泡沫金属作为负极(阳极)集流体，将锂金属电沉积在泡沫中，这个理论上可以做到电池不会因为负极(阳极)金属锂的问题而失效，但由于泡沫制备的均匀性，一致性等问题，会导致在一定面积或体积内沉积的金属锂重量的差异性。而电池制造过程往往通过各个环节和零部件的重量来投入和配比，因此差异性会严重影响化学电池反应的一致性，最终也会导致电池早期失效。
8、还有就是不一致性和不均匀性可能会导致以下问题：
9、1.电池性能不一致：不均匀的金属锂电沉积可能会导致电池之间性能的差异，甚至同一批次中的电池表现也可能不一致。
10、2.质量控制困难：电池制造过程中的各个组件通常需要精确的物料重量控制和配比，以确保电池的稳定性和一致性。泡沫金属引入的重量差异可能会给这些控制带来挑战，进而影响电池的整体质量和寿命。
11、3.用泡沫铜和泡沫镍这种材料本身加工成本高，而且与金属锂的相容性并不好，需要进行表面化学处理后才能尽量使得金属锂沉积符合要求，带来加工过程复杂和高成本，而且在高比能量电池设计中，集流体越轻越好，需要采用轻质金属。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题之一在于针对上述现有采用金属锂作为锂硫电池或锂金属电池以及其它使用金属锂作为阳极(负极)的集流体所存在的上述技术问题而提供一种制造成本低、产业化容易的用于锂硫电池或锂金属电池的阴极集流体。
2、本发明所要解决的技术问题之二在于针对上述现有锂硫电池或锂金属电池的集流体所存在的上述技术问题而提供一种制造成本低、产业化容易的用于锂硫电池或锂金属电池或其他类型锂离子电池的阳极集流体。
3、作为本发明第一方面的用于锂硫电池的阴极集流体，包括镁锂合金条带或者网带和附着在所述镁锂合金条带或者网带上的阴极活性物质。
4、作为本发明第二方面的用于锂电池或其它锂离子电池的阳极集流体，包括镁锂合金条带或者网带和附着在所述镁锂合金条带或者网带上的金属锂。
5、在本发明的一个优选实施例中，所述镁锂合金条带或者网带中的锂含量在3-20wt％之间。
6、在本发明的一个优选实施例中，所述镁锂合金条带或者网带中的锂含量在5-15wt％之间。
7、在本发明的一个优选实施例中，所述阴极活性物质为硫或者硫化物。
8、在本发明的一个优选实施例中，所述镁锂合金网带为拉伸网(或称为扩展网)。
9、在本发明的一个优选实施例中，所述金属锂采用金属锂箔通过机械方式附着在所述镁锂合金条带或者网带上。
10、在本发明的一个优选实施例中，所述金属锂采用金属锂箔通过压合方式附着在所述镁锂合金条带或者网带上。
11、在本发明的一个优选实施例中，所述金属锂通过电沉积的方法附着在所述镁锂合金条带或者网带上。
12、在本发明的一个优选实施例中，所述阴极活性物质采用湿法或干法涂覆方式均匀附着在所述镁锂合金条带或者网带上。
13、在本发明的一个优选实施例中，所述镁锂合金条带或者网带采用轧制工艺制成。
14、由于采用了如上的技术方案，本发明具有以下优点：
15、1.采用镁锂合金条带或者网带作为集流体来承载金属锂和阴极活性物质，采用湿法或干法电极涂覆模式，单位面积涂覆的活性物质远高于传统转移涂覆模式的极片加工模式，由于该方式增大了电极比表面积，使得电极反应效率提升，电池的能量密度大大提高。
16、2.作为负极(阳极)集流体能在整个电池寿命期间保证负极(阳极)的电流传导和锂金属的附着表面积的稳定性，从而能大大延长电池的寿命。同时三维集流体结构也增加了阳极的比表面积，在化学电池体系中，能够大大提高化学反应速率，导致形成良好的低温性能和倍率特性，可以减少附着在其表面的金属锂箔在循环过程中的承受的应力和损伤，延长电池循环寿命。
17、3.金属镁是最轻量化的金属之一，而加入锂形成的镁锂合计可以提高材料的延展性，便于后续的轧制箔材加工和拉伸网的制造。单纯的金属镁由于延展性不足，不适合此应用。
18、4.本发明通过合金熔炼法制备镁锂合金，并将其加工成集流体形状的镁锂合金条带或者网带，可以保证镁锂合金具有良好的延展性和机械强度。
19、5.利用镁锂合金中的锂源(补锂)提高正极(阴极)材料的稳定性，从而大大延长电池的循环寿命。
20、6.采用高纯度金属锂箔并使用机械压合或电沉积的方法将金属锂均匀附着或沉积在镁锂合金条带或者网带上，以提高负极(阳极)的比表面积。
21、7.将正极(阴极)活性物质(如硫、硫的化合物)通过涂覆方法附着在镁锂合金条带或者网带表面，可以确保材料重载涂覆和均匀分布。
22、8.在电池充放电过程中，镁锂合金中的锂源提供额外的锂离子(补锂)，提高阴极材料的稳定性。
23、9.选择锂含量在3-20wt％范围内的镁锂合金，可以在一定程度上减缓锂的溶解速度，同时保持镁锂合金的机械强度。
24、10.镁锂合金集流体提供了稳定的机械支撑，防止金属锂箔在电池充放电循环过程中由于金属锂沉积区域的偶然性而导致的意外断裂，从而大大延长电池的循环寿命。阴极中的镁锂合金网通过补充锂离子提高阴极材料的稳定性。
25、11.由于阳极和阴极的稳定性提高，电池在充放电过程中保持更好的性能和更高的能量密度。
26、12.通过压延金属锂箔以及电沉积的方法均能增加阳极的比表面积，可以改善电池的低温性能和倍率性能。
27、13.镁锂合金集流体的使用可以减少由于金属锂箔断裂引起的安全隐患，提高电池的安全性。阴极材料的稳定性提升也有助于防止过充和其他不良反应。
28、14.减少金属锂的物理损伤：集流体可以分担电池中的应力，减少金属锂在充放电过程中的变形和断裂风险。
29、15.提高电池的循环稳定性：通过改进阳极设计，可以降低电池循环过程中的电阻变化和性能衰退，延长电池的循环寿命。
30、16.改善安全性：减少金属锂在充电过程中出现的局部热点和安全隐患，提高电池的安全性能。
31、17.镁锂合金是非常轻的金属材料，非常适合用作电池负极(阳极)集流体，有助于提高电池的能量密度和整体重量效率。
32、18.镁锂合金内含有金属锂成分，这使得后续的金属锂的电沉积或机械压延工艺能够更好地与基材结合，提高了阳极的稳定性和循环寿命。
33、19.镁锂合金通过机械拉伸工艺构造的三维网状材料，可以实现较高的孔隙均匀性和一致性，这对于电池制造过程中的重量控制和性能稳定性至关重要。
34、20.使用常规的机械加工模式(如拉伸工艺)加工镁锂合金箔材，相比泡沫金属等方法可能更易实现，并且能够在成本和技术复杂性上有所优化。
35、21.镁锂合金采用机械拉伸网(扩展网)的加工模式可以有效利用镁锂合金箔材料，几乎没有浪费，这对于成本控制和可持续性非常重要。
36、22.镁锂合金采用机械拉伸网(扩展网)的加工模式相比于其他高成本的加工方法如冲孔或激光打孔，机械拉伸网的加工成本通常更为经济，因为它不涉及复杂的设备或高能耗的工艺步骤。机械拉伸网的加工流程相对简单，易于实施和控制，降低了技术风险和制造过程中的变量影响。这种加工方式可以比较容易地扩展到大规模生产，适应电池制造中的高产量需求。在大规模生产方面，机械拉伸网的加工流程可以通过自动化和工艺优化进一步提高效率和一致性，从而确保产品质量和生产效率的稳定性。这对于满足市场需求、降低单位成本以及推动新技术在商业上的成功应用都是至关重要的因素。机械拉伸网作为加工模式确实能够有效解决浪费材料和高成本的问题，尤其是在轻量化金属材料如镁锂合金的应用中，具有显著的优势。这种方法不仅有助于提高生产效率，还能降低制造成本，为新技术的商业化和广泛应用奠定基础。
37、本发明采用镁锂合金作阳极三维集流体的主要意义：1、给锂源提供具有优良导电性的附着表面积，2、在电池整个寿命期都保持集流体完整性，电流分布的一致性，3、使得金属锂具有比箔材更高的比表面积，化学反应速率提高，化学电池低温性能和倍率性能大幅度提高。
38、本发明通过将镁锂合金作为锂硫电池或锂金属电池或采用金属锂负极的其它锂离子电池的阴极或阳极集流体，并通过电沉积的方法增加金属锂的比表面积，可以显著提升电池的循环寿命和整体性能，解决了传统金属锂箔阳极在循环过程中易断裂的问题，并改善了电池的低温性能和倍率性能。阴极中的镁锂合金网通过补充锂离子提高阴极材料的稳定性，进一步延长了电池的循环寿命。此创新方法有望在高能量密度电池的开发和应用中发挥重要作用。
1.用于锂硫电池的阴极集流体，其特征在于，包括镁锂合金条带或者网带和附着在所述镁锂合金条带或者网带上的阴极活性物质。
2.如权利要求1所述的用于锂硫电池的阴极集流体，其特征在于，所述镁锂合金条带或者网带中的锂含量在3-20wt％之间。
3.如权利要求1所述的用于锂硫电池的阴极集流体，其特征在于，所述正极阴极活性物质为硫元素或者硫的化合物，其中，硫元素比例大于50％。
4.如权利要求1所述的用于锂硫电池的阴极集流体，其特征在于，所述镁锂合金网带为拉伸网。
5.如权利要求1所述的用于锂硫电池的阴极集流体，其特征在于，所述镁锂合金条带或者网带采用轧制工艺制成。
6.如权利要求1所述的用于锂硫电池的阴极集流体，其特征在于，所述阴极活性物质采用湿法转移涂覆或干法挤压涂覆方式均匀附着在所述镁锂合金条带或者网带上。
7.用于锂电池或其它锂离子电池的阳极集流体，其特征在于，包括镁锂合金条带或者网带和附着在所述镁锂合金条带或者网带上的金属锂。
8.如权利要求7所述的用于锂电池或其它锂离子电池的阳极集流体，其特征在于，所述镁锂合金条带或者网带中的锂含量在3-20wt％之间。
9.如权利要求7所述的用于锂电池或其它锂离子电池的阳极集流体，其特征在于，所述镁锂合金网带为拉伸网。
10.如权利要求7所述的用于锂电池或其它锂离子电池的阳极集流体，其特征在于，所述镁锂合金条带或者网带采用轧制工艺制成。
11.如权利要求7所述的用于锂电池或其它锂离子电池的阳极集流体，其特征在于，所述锂采用金属锂箔通过机械方式附着在所述镁锂合金条带或者网带上。
12.如权利要求7所述的用于锂电池或其它锂离子电池的阳极集流体，其特征在于，所述锂采用金属锂箔通过压合方式附着在所述镁锂合金条带或者网带上。
13.如权利要求7所述的用于锂电池或其它锂离子电池的阳极集流体，其特征在于，所述锂通过电沉积的方法附着在所述镁锂合金条带或者网带上。
