CN114899413B - 一种多孔钛镍集流体及其制备方法和锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多孔钛镍集流体及其制备方法和锂电池，所述制备方法包括以下步骤：设置点阵结构和增材制造参数，将金属粉末进行电子束选区熔化增材制造，金属粉末包括钛粉末和镍粉末，得到多孔钛镍合金块体，将多孔钛镍合金块体进行辊压，得到多孔钛镍集流体。本发明采用电子束选区熔化增材制造的方式制备具有点阵结构的多孔钛镍合金块体，并通过辊压得到多孔钛镍集流体，制备得到的多孔钛镍集流体机械强度较高且具有形状记忆效应，抗拉强度较好；同时，钛镍多孔结构可以为电池充放电过程中产生的负极膨胀与收缩提供形变的空间，改善了集流体和负极材料之间的接触性能，缩短了锂离子的传输距离，进一步提高了锂电池的容量和循环性能。

Description

一种多孔钛镍集流体及其制备方法和锂电池
技术领域
本发明属于电池材料领域，涉及一种多孔钛镍集流体及其制备方法和锂电池。
背景技术
锂离子电池包括正极和负极，正负极由具有脱嵌锂能力的活性物质、粘结剂、导电剂和集流体组成，在电池的充放电过程中，正负极会发生电化学反应，为电池的运行提供主要的能量。集流体在电池制造中的主要作用为提高电极的加工强度，在充放电过程中收集并导出电流。通常，电池的正极采用铝箔集流体，负极采用铜箔集流体。
现有技术中的锂离子电池，若想提高其能量密度，需要降低电池中非活性物质比例，对于集流体，则需要降低的是铝箔和铜箔的厚度。但是现有的技术条件下，铝箔的厚度大于9μm，铜箔厚度大于5μm。在此极限情况下继续降低铝箔以及铜箔的厚度，其抗拉强度会降低，结果会导致电池制备过程中电池极片产生断裂，具体表现为极片辊压过程中受到拉应力而断裂。此外，现有的金属铜箔负极集流体表面易被氧化，影响导电性，并影响负极浆料与铜箔之间的粘结性能。
现有技术中采用多种方式改善集流体的综合性能。一方面，可以通过制备复合结构的集流体提高其耐腐蚀性能，如CN104716328A公开了一种复合集流体材料及其制备方法，该复合集流体由导电薄膜、金属或合金箔材、导电薄膜三层以“三明治”方式的复合而成，虽集流体的耐腐蚀性得到增加，但此复合集流体材料的强度偏低。另一方面，可以通过金属/无机物复合来优化集流体的性能，解决金属集流体的腐蚀问题，例如CN106876716A提供了一种金属/碳复合集流体材料及其制备方法，其采用对金属离子具有强吸附作用的高聚物粘合剂，使金属与碳导电保护层完全融为一体，使得金属集流体抗腐蚀能力提高，但是采用此集流体制备的电池的循环性能表现不佳。
综上，现有技术中通过改善集流体结构、优化集流体材料的方式提高集流体的抗腐蚀能力，提升集流体的电化学性能，但是上述方法制备得到的集流体仍存在强度较低、循环性能较差的问题，限制了其在锂电池中的应用；因此，制备一种强度较高，循环性能较好，电化学性能优异的集流体对锂电池的研究和发展具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种多孔钛镍集流体及其制备方法和锂电池，本发明采用电子束选区熔化增材制造的方式制备具有点阵结构的多孔钛镍合金块体，并通过辊压得到多孔钛镍集流体，制备得到的多孔钛镍集流体机械强度较高且具有形状记忆效应，抗拉强度较好；同时，钛镍多孔结构可以为电池充放电过程中产生的负极膨胀与收缩提供形变的空间，改善了集流体和负极材料之间的接触性能，缩短了锂离子的传输距离，进一步提高了锂电池的容量和循环性能。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种多孔钛镍集流体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
设置点阵结构和增材制造参数，将金属粉末进行电子束选区熔化增材制造，所述金属粉末包括钛粉末和镍粉末，得到多孔钛镍合金块体，将所述多孔钛镍合金块体进行辊压，得到多孔钛镍集流体。
本发明使用电子束选区熔化增材制造方法制备具有点阵结构的多孔钛镍合金块体，并通过辊压得到多孔钛镍集流体，第一、钛镍合金为一种形状记忆合金，其形状的恢复由温度和应力触发，具有优异的耐蚀性、低刚度和高阻尼特性，钛镍合金用作集流体时可以通过负极膨胀产生的压力而产生TiNi相变，并在负极收缩时同样因TiNi相变而产生反作用力，因此在电池充放电时，多孔钛镍集流体始终能与硅碳负极材料间保持紧密接触，粘结性能较好，维持了较好的导电性能。第二、本发明采用电子束选区熔化增材制造技术并设置点阵结构，最终制备得到的多孔钛镍集流体超薄多孔，机械强度较高，抗拉强度更大，良好的多孔结构能够将涂敷在集流体上的材料紧紧包裹住，提高粘结力和结合力，还可以为电池充放电过程中产生的负极膨胀与收缩提供形变的空间，改善了集流体和负极材料之间的接触性能，提高了粘结性，缩短了锂离子的传输距离，提高了导电性能，进一步提高了锂电池的容量和循环性能。
需要说明的是，本发明中对点阵结构的具体类型不做限定，例如可以呈现体心立方点阵结构、面心立方点阵等。
需要说明的是，本领域的技术人员应该了解，电子束选区熔化增材制造技术与点阵结构的设置为两个工艺，本发明中将两个工艺进行结合，采用电子束选区熔化增材制造技术制备点阵结构，例如可以在电子束选区熔化增材制造设备的电脑中设计点阵结构，并设置增材制造参数，然后将金属粉末(钛粉末和镍粉末)放入电子束选区熔化增材制造设备中，进行电子束选区熔化增材制造。
优选地，所述点阵结构的填充率为85～98％，例如可以是85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％或98％等，优选为95.5～96.5％。
本发明中，当点阵结构的填充率为85～98％时，制备得到的多孔钛镍集流体的电化学性能和机械性能更好，当填充率偏高时，制备得到的多孔钛镍集流体中多孔结构过少，会导致锂离子在集流体中穿梭能力大大降低，当填充率偏低时，制备得到的多孔钛镍集流体中孔隙偏多，孔径偏大，会导致集流体的抗拉强度、机械强度变差，当点阵结构的填充率为95.5～96.5％时，多孔钛镍集流体的力学性能和电化学性能得到进一步的增强。
本发明中点阵结构的填充率指电子束选区熔化增材制造得到的多孔钛镍合金块体中，钛镍合金所占的体积比例，例如填充率为98％时，单位体积内钛镍合金和孔隙所占的体积比为98:2。
优选地，所述金属粉末中Ti和Ni的质量比为5:5～6:4，例如可以是5:5、5.5:5、5.5:4.5、6:5、6:4.5或6:4等，进一步优选为50.3:49.7。
优选地，所述增材制造参数包括电子束电流、扫描间距和扫描速度中的任意一个或至少两个的组合，例如可以是电子束电流和扫描间距的参数，扫描间距和扫描速度的参数，或电子束电流、扫描间距和扫描速度的参数等。
优选地，所述电子束电流为8～20mA，例如可以是8mA、10mA、12mA、14mA、15mA、16mA、18mA或20mA等，优选为14～16mA。
优选地，所述扫描间距为80～150μm，例如可以是80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、105μm、110μm、115μm、120μm、125μm、130μm、140μm或150μm等，优选为115～125μm。
优选地，所述扫描速度为150～300mm/s，例如可以是150mm/s、160mm/s、180mm/s、200mm/s、220mm/s、240mm/s、260mm/s、280mm/s或300mm/s等，优选为195～205mm/s。
本发明中，通过进一步调控电子束电流、扫描间距和扫描速度这三种增材制造参数，能够降低电子束选区熔化增材制造过程中的缺陷，优化材料的结构，提高制备得到的多孔钛镍集流体的抗拉强度和电化学稳定性，从而制备得到的锂电池的循环稳定性。
作为本发明所述制备方法的优选技术方案，所述电子束选区熔化增材制造按照如下方式进行：
选用电子束选区熔化增材制造功能，将金属粉末进行预铺，并用电子束熔化所述预铺后的金属粉末，待所述熔化的金属粉末凝固后，去除未熔化的金属粉末，得到单层的多孔钛镍合金，并重复至少一次所述预铺、熔化、凝固和去除的步骤，得到至少两层的多孔钛镍合金块体，例如可以是两层结构的多孔钛镍合金块体、三层结构的多孔钛镍合金块体、四层结构的多孔钛镍合金块体、五层结构的多孔钛镍合金块体、或十层结构的多孔钛镍合金块体等。
本发明中，在进行电子束选区熔化增材制造时，优选采用单层的电子束选区熔化增材制造功能，将金属粉末预铺并用电子束熔化，待熔化的粉末冷却凝固后，去除掉多余的未被电子束熔化的粉末，去除的方式可以采用刮刀刮除，即得到了单层的多孔钛镍合金，重复上述步骤，经过多次电子束选区熔化增材制造，进行多层打印，即可得到至少两层的多孔钛镍合金块体，多孔钛镍合金块体中呈现点阵结构。
需要说明的是，本发明中对预铺和设置增材制造参数的步骤先后不做具体限定，本发明中预铺后采用电子束熔化，因此可先设置增材制造参数，然后进行预铺和电子束熔化，也可以先预铺，然后设置增材制造参数，最后进行电子束熔化。在实际操作中，通常在计算机中设置完增材制造参数的程序后，首层即开始进行粉末预铺、开始打印、多余粉末去除，然后在进行每一层的熔化之后会自动去除多余的粉末，并自动进行下一层的粉末预铺。
优选地，所述电子束选区熔化增材制造的气氛中的气体包括氩气。
优选地，所述电子束选区熔化增材制造前，还将所述金属粉末混合均匀，示例性地，所述混合的设备可以为混粉机。
优选地，所述辊压的压力为80～150MPa，例如可以是80MPa、90MPa、100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140或150MPa等，优选为95～105MPa。
本发明中在电子束选区熔化增材制造得到多孔钛镍合金块体后，还将多孔钛镍合金块体从电子束选区熔化增材制造设备的基板上取下，并在合适的压力下进行辊压，将具有微小多孔的点阵结构的多孔钛镍合金块体辊压成具有一定的厚度的多孔钛镍集流体，适用于锂电池的负极。
优选地，所述多孔钛镍合金块体的层数为50～100层，例如可以是50层、60层、70层、80层、90层或100层等。
优选地，所述多孔钛镍合金块体中单层的厚度为50～100μm，例如可以是50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm等。
优选地，所述多孔钛镍集流体的厚度为4～6μm，例如可以是4μm、4.5μm、5μm、5.5μm或6μm等。
本发明中制备得到的多孔钛镍合金块体具有适宜的层数和单层厚度，能够有效减少层间增材制造制备时的组织缺陷与冶金缺陷，并提高金属粉末材料使用率，采用此多孔钛镍合金块体辊压得到的多孔钛镍集流体厚度小，结构稳定，与负极材料的接触和结合性能好，具有良好的拉伸强度和导电性，提高了锂电池的容量和循环性能。
作为本发明所述制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将含有质量比为5:5～6:4的Ti和Ni的金属粉末混合均匀；
(2)设置点阵结构，所述点阵结构的填充率为85～98％；
(3)将所述混合均匀的金属粉末置于电子束选区熔化增材制造设备中，通入氩气，设置增材制造参数，所述增材制造参数包括电子束电流、扫描间距和扫描速度中的任意一个或至少两个的组合，所述电子束电流为8～20mA，所述扫描间距为80～150μm，所述扫描速度为150～300mm/s；
(4)选用电子束选区熔化增材制造功能，将所述金属粉末进行预铺，并用电子束熔化所述预铺后的金属粉末，待所述熔化的金属粉末凝固后，去除未熔化的金属粉末，得到单层的多孔钛镍合金，重复所述预铺、熔化、凝固和去除的步骤，得到层数为50～100层的多孔钛镍合金块体，所述多孔钛镍合金块体中单层的厚度为50～100μm；
(5)将所述多孔钛镍合金块体进行辊压，压力为80～150MPa，得到厚度为4～6μm的多孔钛镍集流体。
第二方面，本发明提供了一种多孔钛镍集流体，所述多孔钛镍集流体采用根据第一方面所述的制备方法制备得到。
本发明的多孔钛镍集流体具有多孔结构，超薄且机械性能良好，具有形状记忆效应，多孔和记忆效应协同作用，能够为负极的膨胀与收缩提供形变的空间，与负极材料紧密接触，粘结性能良好，维持了较好的导电性能的循环性能。
第三方面，本发明提供了一种锂电池，包括正极和负极，所述负极的集流体采用根据第二方面所述的多孔钛镍集流体。
将本发明制备得到的多孔钛镍集流体应用在锂电池的负极上，能够缓解负极形变，提高负极材料和集流体的接触性能，有效的缩短了锂离子的传输距离，提供了较多的活性位点，提高了锂电池的容量和循环稳定性。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过电子束选区熔化增材制造设置点阵结合辊压方法制备多孔钛镍集流体，制备得到的多孔钛镍集流体具有良好的抗拉强度等力学性能。集流体中多孔结构的钛镍合金为形状记忆合金，可随压力和温度的改变而改变自身的相变，在负极活性物质膨胀或收缩的过程中提供一定的空间，使得集流体和负极材料之间可以紧密连接，改善了与负极材料的接触，提高了粘结性，进一步地，有效的缩短了锂离子的传输距离，提供了较多的活性位点。因此，本发明制备的多孔钛镍集流体能够提升锂电池的容量和长效循环性能。
附图说明
图1是本发明的实施例1的点阵结构的示意图。
图2是本发明的实施例1的负极的结构示意图；
其中，1-多孔钛镍集流体；2-负极材料。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种多孔钛镍集流体1的制备方法，包括：
(1)将含有质量比为50.3:49.7的Ti和Ni(记为50.3Ti-49.7Ni)的金属粉末投入混粉机，混合20min后取出备用；
(2)使用电脑软件设计出微小点阵结构的小型块体，点阵结构的填充率为98％，如图1所示；
(3)将混合均匀的金属粉末置于电子束选区熔化增材制造设备中，并通入氩气保护；
(4)进行首层粉末的预铺，设置增材制造参数，具体为：电子束电流为15mA，扫描间距为100μm，扫描速度为300mm/s，然后用电子束熔化预铺后的金属粉末，待熔化的金属粉末凝固后，刮刀自动刮去多余的未熔化金属粉末，完成首层打印，得到单层的多孔钛镍合金；
(5)重复步骤(4)，得到层数为100层的多孔钛镍合金块体，多孔钛镍合金块体呈点阵结构，多孔钛镍合金块体中单层的厚度为50μm；
(6)将步骤(5)得到的多孔钛镍合金块体从基板上取下，放入辊压机的两棍之间，设置压力为120MPa，通过辊压作用将具有点阵结构的多孔钛镍合金块体辊压为厚度5μm的多孔钛镍集流体1。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，质量比为50.0Ti-50.0Ni，点阵结构填充率为96％，电子束电流：8mA，扫描间距：120μm，扫描速度：300mm/s，辊压压力为120MPa，集流体片厚度为5μm，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，质量比为52.4Ti-47.6Ni，点阵结构填充率为95％，电子束电流：15mA，扫描间距：80μm，扫描速度：250mm/s，辊压压力为120MPa，集流体片厚度为5μm，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，质量比为53.1Ti-46.9Ni，点阵结构填充率为94％，电子束电流：15mA，扫描间距：120μm，扫描速度：300mm/s，辊压压力为120MPa，集流体片厚度为5μm，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于，质量比为54.5Ti-45.5Ni，点阵结构填充率为93％，电子束电流：12mA，扫描间距：130μm，扫描速度：200mm/s，辊压压力为100MPa，集流体片厚度为6μm，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于，质量比为55.3Ti-44.7Ni，点阵结构填充率为93％，电子束电流：12mA，扫描间距：130μm，扫描速度：200mm/s，辊压压力为100MPa，集流体片厚度为6μm，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于，质量比为56.0Ti-44.0Ni，点阵结构填充率为92％，电子束电流：12mA，扫描间距：140μm，扫描速度：200mm/s，辊压压力为100MPa，集流体片厚度为6μm，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例8
本实施例与实施例1的区别在于，质量比为56.5Ti-43.5Ni，点阵结构填充率为92％，电子束电流：12mA，扫描间距：140μm，扫描速度：200mm/s，辊压压力为100MPa，集流体片厚度为6μm，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例9
本实施例与实施例1的区别在于，质量比为57.3Ti-42.7Ni，点阵结构填充率为92％，电子束电流：10mA，扫描间距：150μm，扫描速度：150mm/s，辊压压力为80MPa，集流体片厚度为7μm，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例10
本实施例与实施例1的区别在于，质量比为58.0Ti-42.0Ni，点阵结构填充率为90％，电子束电流：8mA，扫描间距：150μm，扫描速度：150mm/s，辊压压力为80MPa，集流体片厚度为7μm，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例11
本实施例与实施例2的区别在于，点阵结构的填充率为85％，其余工艺步骤均与实施例2相同。
实施例12
本实施例与实施例1的区别在于，电子束电流：7mA，扫描间距：75μm，扫描速度：145mm/s，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例13
本实施例与实施例1的区别在于，电子束电流：21mA，扫描间距：155μm，扫描速度：310mm/s，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例14
本实施例与实施例1的区别在于，多孔钛镍合金块体的层数为45层，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例15
本实施例与实施例1的区别在于，多孔钛镍合金块体的层数为110层，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例16
本实施例与实施例1的区别在于，多孔钛镍合金块体中单层的厚度为40μm，其余工艺步骤均与实施例1相同。
实施例17
本实施例与实施例1的区别在于，多孔钛镍合金块体中单层的厚度为105μm，其余工艺步骤均与实施例1相同。
对比例1
本对比例采用铜箔作为集流体。
对比例2
本对比例采用涂碳铜箔作为集流体。
对比例3
本对比例采用多孔铜箔作为集流体，所述多孔铜箔的孔的尺寸为0.1～0.2μm。
对比例4
本对比例与实施例2的区别在于，不设置点阵结构。
一、拉伸强度测试
(1)在本发明的实施例和对比例制备得到的集流体的横纵向上各取2个长度为200±0.5mm，宽度15±0.5mm的试样共4个，将4个试样分别放在天平称重m，用量具测量试样长度L0，试样截面积S＝m/(ρ·L0)，ρ为密度，取5.5g/cm3；
(2)对试样进行连续载荷直至拉断，由测力底盘或拉伸曲线上读出最大载荷Fb，计算抗拉强度δb＝Fb/S，记录结果如表1所示。
二、粘结力测试
(1)将配好的粘结剂PVDF均匀涂敷在实施例和对比例制备的集流体表面，湿膜膜厚为100μm，放入鼓风干燥箱中在80℃烘干3h，完全粘合后取出后在室温下静置2h，制成规格为1cm×2cm的样品；
(2)选择多功能力学测试仪器及金刚石针尖，在样品上安装好20N的力学传感器，选择金刚石摩擦对偶，先将样品固定在载物台上，再将样品移到针尖正下方；
(3)设置预压力Fz＝-0.05N，预压时间t1为5s，加载力Fz从-0.05N到-12N线性增加，运行距离d为8mm，运行时间t2为200s，启动程序后摩擦对偶对载物台上的试样加载，使得薄膜开始破裂直至完全破裂；
(4)力传感器将加载力Fz，摩擦力Fx的连续数据传输到计算机，得到摩擦系数、磨痕深度，得到薄膜完全破裂时的加载力，也是PVDF和集流体间的结合力，进而得到粘结强度，Fz测试结果如表1所示。
三、锂电池电化学性能测试
将本发明实施例和对比例的集流体冲成直径为16mm的电极片，选用磷酸铁锂，碳酸酯类电解液、隔膜等材料组装成纽扣式电池，电池中正极磷酸铁锂的质量含量为90wt％，负极如图2所示，负极包括多孔钛镍集流体1和设置在多孔钛镍集流体1表面的负极材料2，集流体采用上述直径为16mm的电极片，负极材料2为质量比为80:10:5:5的硅、石墨、PVDF和导电炭黑，在25℃室温下，0.2C/0.2C的电流密度下进行充放电测试，记录电池的首次放电比容量、50次循环比容量和200次循环比容量，测试结构如表1所示。
表1
通过表1中实施例2与实施例11和对比例4的对比可知，本发明中设置具有合适填充率的点阵结构能进一步提高多孔钛镍集流体1的机械性能和电化学性能；实施例11中填充率偏低，导致集流体抗拉强度、粘结力等力学性能降低，因此与实施例11相比，实施例2的力学性能性能更好；对比例4中不设置点阵结构，集流体不具备多孔结构，拉伸性能差，无法紧密包裹住负极的活性材料，也无法有效地为负极膨胀与收缩提供形变的空间，因此，对比例4的力学性能与电化学性能显著差于实施例2。
通过实施例1与实施例12-13对比可知，本发明中选用合适的增材制造参数，能够进一步降低材料的缺陷，优化材料的结构，提升材料的稳定性，实施例12电子束电流、扫描间距和扫描速度均偏低，导致多孔结构内部缺陷增多实施例13电子束电流、扫描间距和扫描速度均偏高，导致多孔结构内部缺陷同样增多，因此实施例1的力学性能与电化学性能更好。
通过实施例1与实施例14-17的对比可知，本发明中多孔钛镍合金块体采用合适的层数和单层厚度，实施例1制备得到的多孔钛镍集流体力学性能更佳；实施例14层数偏低，实施例15层数偏高，实施例16单层厚度偏低，实施例17单层厚度偏低，因此，实施例1的力学性能与电化学性能更好。
通过实施例1-17与对比例1-3的对比可知，本发明中采用电子束选区熔化增材制造设置点阵结合辊压方法制备多孔钛镍集流体1，制备得到的集流体抗拉强度更高，粘结力更强，且首次放电比容量和循环50、200次后的容量均较高；对比例1-2采用铜箔和涂碳铜箔，不具备本发明的电子束选区熔化增材制造设置点阵结构得到的多孔结构，也不具备本发明中钛镍合金产生的形状记忆效应，其拉伸强度较本发明低约400MPa，粘结力也显著低于本发明，首次放电容量和50、200次循环后的容量也均差于本发明；对比例4虽然采用多孔铜箔，但其未利用增材制造技术设置点阵结构，也不具备形状记忆效应，机械性能和电化学性能均显著差于本申请。
综上实施例1-17可知，本发明通过电子束选区熔化增材制造设置点阵结合辊压方法制备多孔钛镍集流体1，制备得到的多孔钛镍集流体1具有良好的抗拉强度等力学性能。集流体中多孔结构的钛镍合金为形状记忆合金，可随压力和温度的改变而改变自身的相变，在负极活性物质膨胀或收缩的过程中提供一定的空间，使得集流体和负极材料2之间可以紧密连接，改善了与负极材料2的接触，提高了粘结性，进一步地，有效的缩短了锂离子的传输距离，提供了较多的活性位点。因此，本发明制备的多孔钛镍集流体1能够提升锂电池的容量和长效循环性能。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (13)

1.一种多孔钛镍集流体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
设置点阵结构和增材制造参数，将金属粉末进行电子束选区熔化增材制造，所述金属粉末包括钛粉末和镍粉末，得到多孔钛镍合金块体，将所述多孔钛镍合金块体进行辊压，得到多孔钛镍集流体；
所述多孔钛镍合金块体的层数为50~100层，所述多孔钛镍合金块体中单层的厚度为50~100μm，所述多孔钛镍集流体的厚度为4~6μm；
所述点阵结构的填充率为90~98%；
所述增材制造参数包括电子束电流、扫描间距和扫描速度，所述电子束电流为8~20mA，所述扫描间距为80~150μm，所述扫描速度为150~300mm/s。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述点阵结构的填充率为95.5~96.5%。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述金属粉末中Ti和Ni的质量比为5:5~6:4。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电子束电流为14~16mA。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述扫描间距为115~125μm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述扫描速度为195~205mm/s。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电子束选区熔化增材制造按照如下方式进行：
选用电子束选区熔化增材制造功能，将金属粉末进行预铺，并用电子束熔化所述预铺后的金属粉末，待所述熔化的金属粉末凝固后，去除未熔化的金属粉末，得到单层的多孔钛镍合金，并重复至少一次所述预铺、熔化、凝固和去除的步骤，得到至少两层的多孔钛镍合金块体。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电子束选区熔化增材制造的气氛中的气体包括氩气。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述辊压的压力为80~150MPa。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述辊压的压力为95~105MPa。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）将含有质量比为5:5~6:4的Ti和Ni的金属粉末混合均匀；
（2）设置点阵结构，所述点阵结构的填充率为90~98%；
（3）将所述混合均匀的金属粉末置于电子束选区熔化增材制造设备中，通入氩气，设置增材制造参数，所述增材制造参数包括电子束电流、扫描间距和扫描速度中的任意一个或至少两个的组合，所述电子束电流为8~20mA，所述扫描间距为80~150μm，所述扫描速度为150~300mm/s；
（4）选用电子束选区熔化增材制造功能，将所述金属粉末进行预铺，并用电子束熔化所述预铺后的金属粉末，待所述熔化的金属粉末凝固后，去除未熔化的金属粉末，得到单层的多孔钛镍合金，重复所述预铺、熔化、凝固和去除的步骤，得到层数为50~100层的多孔钛镍合金块体，所述多孔钛镍合金块体中单层的厚度为50~100μm；
（5）将所述多孔钛镍合金块体进行辊压，压力为80~150MPa，得到厚度为4~6μm的多孔钛镍集流体。
12.一种多孔钛镍集流体，其特征在于，所述多孔钛镍集流体采用根据权利要求1-11任一项所述的制备方法制备得到。
13.一种锂电池，包括正极和负极，其特征在于，所述负极的集流体采用根据权利要求12所述的多孔钛镍集流体。
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