本发明属于电化学技术领域，具体涉及用于改善液态金属电池稳定性的正极集流体。
背景技术：
液态金属电池是一种以两种电负性差异较大的液态金属(合金)为电极材料，以熔融无机盐为电解质的高温电池(工作温度为200-700℃)，利用正负极液态金属与电解质之间的密度差异以及不互溶的性质，自组装成上层为负极液态金属，中间层为电解质，下层为的正极液态金属的三层电池结构。全液态的电池特性和较高的工作温度使液态金属电池具备较好的倍率性能、超长的循环使用寿命以及高的库伦效率和能量效率等一系列优点，这也使其在分布式电网储能领域有着广阔的应用前景，并有望成为一种高效的分布式电网储能技术。
然而，液态金属电池正极金属活性较高，易与常规金属集流体发生合金化反应；该现象不但会引起正极集流体的腐蚀，降低电池的使用寿命，还会消耗正极金属，造成电池容量的下降。针对上述技术问题，目前的解决方案通常为在正极集流体内加装一层石墨内衬，阻止正极金属与金属集流体的直接接触。但是，石墨内衬的引入在界面张力的作用下，容易使正极液态金属与熔盐界面呈向上凸起的“拱形”。正极界面形状的不均匀性导致界面电流密度分布不均匀，正极金属界面凸起处与负极金属距离最近，放电时此处电流密度最大，固态合金层在此处优先产生，随着充放电持续进行，凸起处的固态合金层一点点累积，导致电池运行不稳定，当凸起处合金层累积至一定高度时会与负极接触，导致电池短路。特别是在电池单体放大化过程中，正极界面面积增加，界面不均性及不稳定性更加凸显，电池短路风险更大。受限于上述技术问题，li-sb-sn液态金属电池单体放大至100ah(正极界面面积为100cm2)时即出现严重的运行不稳定问题，持续循环充放电即出现短路现象；此外，熔盐能够沿液态金属与石墨界面向下渗透，减少正极金属与石墨的接触面积，进而降低体系的导电能力。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种液态金属电池正极集流体，通过对导电基底增设tib2涂层，解决现有液态金属电池运行易短路、单体电池难放大等问题，为高性能液态金属电池的研究提供一条全新思路。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种用于改善液态金属电池稳定性的正极集流体，它包括导电基底和设置在其表面的tib2涂层。
上述方案中，所述导电基底可选用金属基底或石墨基底，其中金属基底可选用低碳钢或不锈钢基底等。
优选的，所述导电基底与tib2涂层之间设置碳素中间层，有利于进一步保护导电壳体不受液态金属腐蚀，提高所得集流体的耐腐蚀性能。
上述方案中，所述碳素中间层由石墨、碳纤维、石墨烯中的一种或多种组成。
上述方案中，所述碳素中间层的厚度为0.01-100μm。
上述方案中，所述tib2涂层的结合力(相对导电基底或碳素中间层的结合力)为0.5-200n。
上述方案中，所述正极集流体的表面电阻率(也即tib2涂层的电阻率)为10-10-10-4ω/m2。
上述方案中，所述正极集流体适用的正极液态金属由te、bi、sb、pb、sn中的一种或多种组成。
上述方案中，所述正极集流体适用的熔盐电解质为lif、licl、libr、nacl、naf、nabr、mgf2、mgcl2、mgbr2、gaf2、gacl2、gabr2、kf、kcl、kbr中的任意一种或多种混合。
上述方案中，所述液态金属电池的工作温度为100-800℃。
优选的，所述液态金属电池适用于正极界面面积为100-250cm2的条件。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明首次提出利用与液态金属具有良好润湿性的tib2涂层，有效降低正极液态金属表面界面张力，使正极液态金属/熔盐界面呈平面铺展，减小甚至消除界面不均匀现象，从而有效促进液态金属电池安全稳定运行，消除因正极金属与集流体润湿性导致的短路风险；此外，tib2还兼具优异的导电性能，在改善正极金属与集流体的润湿性的同时，还可有效降低液体电池的ir降，提高电池输出电压值，进一步提升电池能量效率，为高性能、高稳定性液态金属电池的研究和应用提供一条全新思路。
2)tib2性质稳定，耐高温，且不与液态金属发生反应，可有效避免正极液态金属与集流体之间的腐蚀问题，保证电池稳定运行。
3)本发明在导电基底和tib2涂层之间增设碳素中间层，有效防止tib2涂层局部微区破裂或脱落时液态金属正极对导电基底的腐蚀，对平台电压和库伦效率等产生增益效果，有利于进一步保证电池高效、超长寿命稳定运行。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种用于改善液态金属电池润湿性的正极集流体，以304钢为基底，通过cvd技术在304钢表面沉积一层tib2涂层，得到成分为304钢/tib2的润湿性正极集流体，该集流体中tib2涂层厚度为20um，与304钢壳体之间的结合力为154n，表面电阻率为2.5*10-10ω/m2。
将本实施例所得正极集流体用于正极为sb4sn6合金、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-sb-sn液态金属电池中；所得电池容量100ah，正极界面面积为100cm2；将所得电池以100ma/cm2的电流密度循环充放电运行，电池放电平台电压为0.8v，循环充放电200圈后电池运行平稳，未出现短路现象，其中200圈后电池放电平台为0.74v，库伦效率为94％，容量保持率为90％。
对比例1
直接以304钢壳体作为正极集流体，将其应用于实施例1所述正极为sb6sn4合金、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-sb-sn液态金属电池中，所得电池容量100ah，正极界面面积为100cm2，将其以100ma/cm2的电流密度充放电循环运行100圈之后放电平台为0.63v，库伦效率只有70％，容量保持率为71％，壳体腐蚀严重。
实施例2
一种用于改善液态金属电池润湿性的正极集流体，以316钢为基底，通过cvd技术在304钢表面沉积一层tib2涂层，得到成分为316钢/tib2的润湿性正极集流体，该集流体中tib2涂层厚度为25μm，与316钢壳体之间的结合力为154n，表面电阻率为2.5*10-9ω/m2。
将本实施例所得正极集流体用于正极为sb4sn6合金、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-sb-sn液态金属电池中；所得电池容量100ah，正极界面面积为100cm2；将所得电池以100ma/cm2的电流密度循环充放电运行，电池放电平台电压为0.8v，循环充放电200圈后电池运行平稳，未出现短路现象，其中200圈后电池放电平台为0.76v，库伦效率为93％，容量保持率为91％。
对比例2
直接以316钢壳体作为正极集流体，将其应用于实施例2所述正极为sb6sn4合金、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-sb-sn液态金属电池中，所得电池容量100ah，正极界面面积为100cm2，将其以100ma/cm2的电流密度充放电循环运行100圈之后放电平台为0.65v，库伦效率只有73％，容量保持率为70％，壳体腐蚀严重。
实施例3
一种用于改善液态金属电池润湿性的正极集流体，以表面镀有石墨层的304不锈钢为基底，石墨层厚度为30μm，采用cvd技术在石墨层表面沉积一层tib2涂层，得到成分为304钢/石墨/tib2的润湿性正极集流体，该集流体中tib2涂层厚度为15um，与石墨层之间的结合力为137n，表面电阻率为6.8*10-10ω/m2。
将本实施例所得正极集流体用于正极为sb5sn5合金、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-sb-sn液态金属电池中；所得电池容量100ah，正极界面面积为100cm2；将所得电池以100ma/cm2的电流密度循环充放电运行200圈后，未出现短路现象，其中电池放电平台0.8v，库伦效率达到97％以上，容量保持率在95％以上。
对比例3
直接以表面镀有石墨层的304不锈钢作为正极集流体，将该正极集流体用于实施例3所述正极为sb5sn5合金、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-sb-sn液态金属电池中，所得电池容量100ah，正极界面面积为100cm2；将所得电池以100ma/cm2的电流密度充放电循环运行，电池运行至34圈时即出现放电时电压下降过快的现象，运行至41圈时电池短路，无法继续运行。
实施例4
一种用于改善液态金属电池润湿性的正极集流体，以表面镀有石墨层的316不锈钢为基底，石墨层厚度为40μm，采用cvd技术在石墨层表面沉积一层tib2涂层，得到成分为316钢/石墨/tib2的润湿性正极集流体，该集流体中tib2涂层厚度为15um，与石墨层之间的结合力为137n，表面电阻率为6.8*10-10ω/m2。
将本实施例所得正极集流体用于正极为sb5sn5合金、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-sb-sn液态金属电池中；所得电池容量100ah，正极界面面积为100cm2；将所得电池以100ma/cm2的电流密度循环充放电运行200圈后，未出现短路现象，其中电池放电平台0.81v，库伦效率达到97％以上，容量保持率在95％以上。
对比例4
直接以表面镀有石墨层的316不锈钢作为正极集流体，将该正极集流体用于实施例4所述正极为sb5sn5合金、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-sb-sn液态金属电池中，所得电池容量100ah，正极界面面积为100cm2；将所得电池以100ma/cm2的电流密度充放电循环运行，电池运行至13圈时即出现放电时电压下降过快的现象，运行至25圈时电池短路，无法继续运行。
实施例5
一种用于改善液态金属电池润湿性的正极集流体，以304钢为基底，通过cvd技术在304钢表面沉积一层tib2涂层，得到成分为304钢/tib2的润湿性正极集流体，该集流体中tib2涂层厚度为20um，与304钢壳体之间的结合力为154n，表面电阻率为2.5*10-10ω/m2。
将本实施例所得正极集流体用于正极为金属bi、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-bi液态金属电池中；所得电池容量100ah，正极界面面积为150cm2；将所得电池以150ma/cm2的电流密度循环充放电运行200圈后电池运行平稳，未出现短路现象，其中200圈后电池放电平台为0.61v，库伦效率为93％，容量保持率为89％。
对比例5
直接以304钢壳体作为正极集流体，将其应用于实施例5所述正极为金属bi、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-bi液态金属电池中，所得电池容量100ah，正极界面面积为100cm2，将其以100ma/cm2的电流密度充放电循环运行100圈之后放电平台为0.42v，库伦效率只有88％，容量保持率为73％，壳体腐蚀严重。
实施例6
一种用于改善液态金属电池润湿性的正极集流体，以316钢为基底，通过cvd技术在304钢表面沉积一层tib2涂层，得到成分为316钢/tib2的润湿性正极集流体，该集流体中tib2涂层厚度为30um，与304钢壳体之间的结合力为127n，表面电阻率为1.4*10-9ω/m2。
将本实施例所得正极集流体用于正极为金属bi、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-bi液态金属电池中；所得电池容量100ah，正极界面面积为150cm2；将所得电池以150ma/cm2的电流密度循环充放电运行200圈后电池运行平稳，未出现短路现象，其中200圈后电池放电平台为0.60v，库伦效率为92％，容量保持率为93％。
对比例6
直接以304钢壳体作为正极集流体，将其应用于实施例6所述正极为金属bi、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-bi液态金属电池中，所得电池容量150ah，正极界面面积为150cm2，将其以150ma/cm2的电流密度充放电循环运行31圈之后放电平台为0.45v，库伦效率只有67％，容量保持率为90％，壳体腐蚀严重。
实施例7
一种用于改善液态金属电池润湿性的正极集流体，以表面镀有石墨层的304不锈钢为基底，石墨层厚度为40μm，采用cvd技术在石墨层表面沉积一层tib2涂层，得到成分为304钢/石墨/tib2的润湿性正极集流体，该集流体中tib2涂层厚度为20um，与石墨层之间的结合力为110n，表面电阻率为4.7*10-10ω/m2。
将本实施例所得正极集流体用于正极为金属bi、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-bi液态金属电池中；所得电池容量100ah，正极界面面积为100cm2；将所得电池以100ma/cm2的电流密度循环充放电运行200圈后，未出现短路现象，其中电池放电平台0.65v，库伦效率达到98％以上，容量保持率在95％以上。
对比例7
直接以表面镀有石墨层的304不锈钢作为正极集流体，将该正极集流体用于实施例7所述正极金属bi、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-bi液态金属电池中，所得电池容量100ah，正极界面面积为100cm2；将所得电池以100ma/cm2的电流密度充放电循环运行，电池运行至67圈时即出现放电时电压下降过快的现象，运行至75圈时电池短路，无法继续运行。
实施例8
一种用于改善液态金属电池润湿性的正极集流体，以表面镀有石墨层的316不锈钢为基底，石墨层厚度为27μm，采用cvd技术在石墨层表面沉积一层tib2涂层，得到成分为316钢/石墨/tib2的润湿性正极集流体，该集流体中tib2涂层厚度为30um，与石墨层之间的结合力为151n，表面电阻率为5.3*10-9ω/m2。
将本实施例所得正极集流体用于正极为金属bi、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-bi液态金属电池中；所得电池容量150ah，正极界面面积为152cm2；将所得电池以100ma/cm2的电流密度循环充放电运行200圈后，未出现短路现象，其中电池放电平台0.63v，库伦效率达到98％以上，容量保持率在95％以上。
对比例8
直接以表面镀有石墨层的316不锈钢作为正极集流体，将该正极集流体用于实施例8所述正极为金属bi、电解质为lif-licl-libr三元混盐、运行温度为500℃的li-bi液态金属电池中，所得电池容量150ah，正极界面面积为152cm2；将所得电池以100ma/cm2的电流密度充放电循环运行，电池运行至72圈时即出现放电时电压下降过快的现象，运行至81圈时电池短路，无法继续运行。
上述实施例仅是为了清楚地说明所做的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。