The invention discloses a graphene modified copper foil electrode used for a silicon based negative pole power battery, including a copper foil substrate. The copper foil substrate is sequentially equipped with a graphene buffer layer and a active material layer, and the graphene buffer layer is grown on the copper foil base and forms a collector layer with the copper foil matrix, and the active material layer is formed. As a negative coating layer of silicon based alloy, the silicon based alloy negative coating layer includes C, Si, GeP5 and GeS composite components. The composition of C, Si, GeP5 and GeS composites is 1 and 10:1 10:1 10:1 10:1 10. The invention has the advantages of increasing the contact area between the collector and the active material, reducing the potential barrier and the internal resistance of the interface, improving the compatibility and bonding strength between the active material and the collector, and the stability of the physical chemistry and electrochemical properties, and improving the stability of the copper foil in the electrochemical condition and the safety of the battery.
【技术实现步骤摘要】
一种用于硅基负极动力电池的石墨烯改性铜箔电极
本专利技术涉及锂离子电池电极
,尤其涉及一种用于硅基负极动力电池的石墨烯改性铜箔电极。
技术介绍
新能源汽车黄金时代的来临,使动力锂离子电池成为目前新能源汽车竞争的核心。为了增加电动汽车的续航里程、加快汽车的充电速度、满足汽车加速及爬坡时的功率要求,进一步提高动力锂离子电池的能量密度、功率特性、循环寿命并降低其制造成本成为电动汽车产业面临的紧迫任务。现有基于石墨负极的动力锂电池在充电速度及比能量上严重受限于石墨电极内较慢的反应动力学及其较低的理论比容量(372mAh/g),因此亟需开发比能量高、充放电速度快的负极材料来满足动力锂电池行业的发展需求。基于合金化反应的硅基材料与传统石墨负极相比,在储锂机制上不同于石墨,理论比容量可达4200mAh/g,是石墨比容量的十几倍,且其嵌锂电位为0.4-0.6V,高于金属锂的析出电位,被视为下一代高比能量动力电池最有希望的负极材料之一。硅基负极材料随着合金化反应的彻底进行导致电极材料在充放电过程中会经历一系列不可逆的结构变化和巨大的体积膨胀(>300%),同时硅基材料的SEI膜也不稳定,在体积变化应力的作用下SEI膜不断的被破坏-重构,导致其首次充放电的库仑效率较低,在全电池应用时与正极材料的匹配性差,容易使正极过充从而引起正极材料的不可逆破坏。其次,硅基材料需要构筑特殊的纳米结构并与碳材料复合来缓解其体积膨胀同时增加其导电性,而纳米材料因其颗粒尺寸小、比表面积大容易自发团聚和滑移,使得电极制备技术难度大大增加:如制浆时材料分散困难、涂膜时浆料在集流体上 ...
【技术保护点】
1.一种用于硅基负极动力电池的石墨烯改性铜箔电极,包括铜箔基体,其特征在于,所述铜箔基体上依次设置有石墨烯缓冲层、活性材料层;所述石墨烯缓冲层生长在所述铜箔基体上,并与所述铜箔基体共同构成集流层;所述活性材料层为硅基合金负极涂膜层,所述硅基合金负极涂膜层包括C、Si、GeP5、GeS复合物成分,所述C、Si、GeP5、GeS复合物成分的质量比为1‑10:1‑10:1‑10:1‑10。
【技术特征摘要】
1.一种用于硅基负极动力电池的石墨烯改性铜箔电极,包括铜箔基体,其特征在于,所述铜箔基体上依次设置有石墨烯缓冲层、活性材料层;所述石墨烯缓冲层生长在所述铜箔基体上,并与所述铜箔基体共同构成集流层;所述活性材料层为硅基合金负极涂膜层,所述硅基合金负极涂膜层包括C、Si、GeP5、GeS复合物成分,所述C、Si、GeP5、GeS复合物成分的质量比为1-10:1-10:1-10:1-10。2.如权利要求1所述的一种用于硅基负极动力电池的石墨烯改性铜箔电极,其特征在于,包括以下步骤制备而成:a)铜箔预处理:将铜箔依次置于浓度为5%的FeCl3和HCl稀溶液中浸泡10-30min,以除去铜箔表面的氧化层,然后置于Ar/H2混合气氛下退火处理30-60min,退火温度800-1000℃;b)少层石墨烯薄膜生长:将铜箔放入石英管管式炉中,通入碳源气体,采用CVD法在铜箔表面首次生长连续的少层石墨烯薄膜,再通入H2对薄膜表面少层石墨烯进行刻蚀,H2通入时间为5-10min,H2流量为10-20ml/s,得到不同覆盖率的单层石墨烯薄膜;刻蚀完成后,再次通入碳源进行二次生长,利用单层石墨烯外延生长获得大面积单层石墨烯薄膜,形成石墨烯缓冲层;c)石墨烯缓冲层的改性:利用重氮盐的电化学还原在石墨烯上发生自由基反应负载芳基官能团;利用石墨烯与四腈基环氧乙烷的环化加成反应在石墨烯薄膜上引入多腈基;采用石墨烯与多聚甲醛和N-(2-巯基丙酰)甘氨酸...
【专利技术属性】
技术研发人员:李智,许银梅,王伯杰,王飞蓉,许名飞,
申请(专利权)人:深圳名飞远科技有限公司,
类型:发明
国别省市:广东,44
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