一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法，包括如下步骤：(1)以锂离子电池电极材料、导电剂、粘结剂和辅助溶剂NMP为原料电动搅拌配浆，电动或手动涂布制备电极极片；(2)采用真空磁控溅射镀膜技术，以导电性能良好的金属作为靶材，通过调控真空磁控溅射镀膜工艺参数，在上述制备的电极极片表面实现均匀纳米金属修饰。本发明专利技术的优点在于：提供了一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法，操作方便，能够精确控制电极极片表面纳米金属修饰厚度，可以显著提高锂离子电池电极材料颗粒之间的电导率，进而可以实现锂离子电池倍率及循环性能的显著提升，为高性能可快速充放电锂离子电池的设计和制备提出了一种新思路。

Nano metal modification method for lithium ion battery electrode material surface

The invention discloses a method for surface modification of electrode materials of lithium ion batteries, which comprises the following steps: (1) using electrode materials, conductive agents, binders and auxiliary solvents NMP as raw materials for lithium ion batteries to prepare electrode plates by electric stirring and pasting, and preparing electrode plates by electric or manual coating; (2) adopting vacuum magnetron sputtering coating technology to prepare electrode plates; The metal with good conductivity is used as the target material, and uniform nano-metal modification is realized on the surface of the electrode sheet by adjusting the process parameters of vacuum magnetron sputtering coating. The invention has the advantages of providing a nano-metal modification method on the electrode material surface of lithium-ion battery, convenient operation, accurate control of the nano-metal modification thickness on the electrode surface, remarkable improvement of the conductivity between the electrode material particles of lithium-ion battery, and thus realizing the lithium-ion battery multiplication and cycling. The remarkable improvement of ring performance provides a new idea for the design and fabrication of lithium-ion batteries with high performance and rapid charge-discharge capability.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法
本专利技术涉及新能源材料领域，尤其涉及一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法。
技术介绍
锂离子电池凭借其独特的魅力发展相当迅速，其产业呈现高速增长的态势。正极材料是锂离子电池的关键核心材料。但目前正极材料一般存在固有电导率低、锂离子扩散系数小的问题，这使得其倍率及循环性能较差。目前电极材料现有极片制备技术如下：将磷酸亚铁锂粉末材料与粘结剂(如PVDF)、导电剂(如石墨)以及溶剂(如NMP)进行混合搅拌制备成具有一定粘度和流动性的电极浆料。然后经过涂布制备成电极极片，进而组装成电池进行使用。溅射镀膜是指利用粒子轰击靶材产生的溅射效应，使得靶材原子或分子从固体表面射出，在基片上沉积形成薄膜的过程。磁控溅射镀膜技术成膜速率高，成膜的一致性好，成膜较为致密，且膜/基结合较好；可以在材料或工件表面实现纳米尺度的薄膜紧密沉积，从而改变材料或工件表面性能，具有很高的经济价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有电极材料性能的不足，提供了一种科学有效、制作方便、具有较好的倍率性能和良好的循环性能的锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法，包括如下步骤：(1)以锂离子电池电极材料、导电剂、粘结剂和辅助溶剂NMP为原料电动搅拌配浆，电动或手动涂布制备电极极片；(2)采用真空磁控溅射镀膜技术，以导电性能良好的金属作为靶材，通过调控真空磁控溅射镀膜工艺参数，在上述制备的电极极片表面实现均匀纳米金属修饰。作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(2)中采用金属锡、铝、金、银和钛作为靶材。作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(2)中通过真空磁控溅射镀膜技术制备磷酸亚铁锂电极极片时，采用的方法为射频磁控溅射法，设备为高真空磁控溅射镀膜设备。作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(2)中真空磁控溅射镀膜技术进行电极材料表面修饰。作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(2)中锡靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10-5Pa，启辉压力0.5-3Pa，工作气压0.14-0.16Pa，工作温度：200-260℃，工作气流：Ar，50-100sccm，溅射功率30-80W。作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(2)中铝靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10-5Pa，启辉压力0.5-3Pa，工作气压0.14-0.16Pa，工作温度：200-260℃，工作气流：Ar，50-100sccm，溅射功率60-120W。作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(2)中银靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10-5Pa，启辉压力0.5-3Pa，工作气压0.14-0.16Pa，工作温度：200-260℃，工作气流：Ar，50-100sccm，溅射功率30-90W。作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(2)中金靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10-5Pa，启辉压力0.5-3Pa，工作气压0.14-0.16Pa，工作温度：200-260℃，工作气流：Ar，50-100sccm，溅射功率50-120W。作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(2)中钛靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10-5Pa，启辉压力0.5-3Pa，工作气压0.14-0.16Pa，工作温度：200-260℃，工作气流：Ar，50-100sccm，溅射功率60-120W。作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(2)中采用真空磁控溅射技术在磷酸亚铁锂材料、钴酸锂材料、三元材料、磷酸钒锂等材料电极表面进行表面纳米金属修饰。本专利技术相比现有技术的优点在于：(1)科学有效、制备方便；(2)使用本方法制作出的锂离子电池电极材料极片具有良好的倍率性能和循环性能；(3)既环保节约能耗，又能更容易实现纳米金属可控修饰。附图说明图1是实施例1-4中的一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法的流程示意图。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图1所示，本实施例的一种磷酸亚铁锂正极材料极片表面纳米金属锡修饰方法，包括如下步骤：(1)以磷酸亚铁锂正极材料、导电剂、粘结剂和辅助溶剂NMP为原料电动搅拌配浆，电动或手动涂布制备电极极片；(2)采用真空磁控溅射镀膜技术，以导电性能良好的金属锡作为靶材，通过调控真空磁控溅射镀膜工艺参数，在上述制备的磷酸亚铁锂正极材料电极极片表面实现均匀纳米金属锡修饰。其中，锡靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10-5Pa，启辉压力0.5-3Pa，工作气压0.14-0.16Pa，工作温度：200-260℃，工作气流：Ar，50-100sccm，溅射功率30-80W。实施例2如图1所示，本实施例的一种镍钴铝三元正极材料极片表面纳米金属锡修饰方法，包括如下步骤：(1)以镍钴铝三元正极材料、导电剂、粘结剂和辅助溶剂NMP为原料电动搅拌配浆，电动或手动涂布制备电极极片；(2)采用真空磁控溅射镀膜技术，以导电性能良好的金属锡作为靶材，通过调控真空磁控溅射镀膜工艺参数，在上述制备的镍钴铝三元正极材料电极极片表面实现均匀纳米金属锡修饰。其中，锡靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10-5Pa，启辉压力0.5-3Pa，工作气压0.14-0.16Pa，工作温度：200-260℃，工作气流：Ar，50-100sccm，溅射功率30-80W。实施例3如图1所示，本实施例的一种磷酸亚铁锂正极材料极片表面纳米金属铝修饰方法，包括如下步骤：(1)以磷酸亚铁锂正极材料、导电剂、粘结剂和辅助溶剂NMP为原料电动搅拌配浆，电动或手动涂布制备电极极片；(2)采用真空磁控溅射镀膜技术，以导电性能良好的金属铝作为靶材，通过调控真空磁控溅射镀膜工艺参数，在上述制备的磷酸亚铁锂正极材料电极极片表面实现均匀纳米金属铝修饰。其中，铝靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10-5Pa，启辉压力0.5-3Pa，工作气压0.14-0.16Pa，工作温度：200-260℃，工作气流：Ar，50-100sccm，溅射功率60-120W。实施例4如图1所示，本实施例的一种镍钴铝三元正极材料极片表面纳米金属铝修饰方法，包括如下步骤：(1)以镍钴铝三元正极材料、导电剂、粘结剂和辅助溶剂NMP为原料电动搅拌配浆，电动或手动涂布制备电极极片；(2)采用真空磁控溅射镀膜技术，以导电性能良好的金属铝作为靶材，通过调控真空磁控溅射镀膜工艺参数，在上述制备的镍钴铝三元正极材料电极极片表面实现均匀纳米金属锡修饰。其中，铝靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10-5Pa，启辉压力0.5-3Pa，工作气压0.14-0.16Pa，工作温度：200-260℃，工作气流：Ar，50-100sccm，溅射功率60-120W。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以锂离子电池电极材料、导电剂、粘结剂和辅助溶剂NMP为原料电动搅拌配浆，电动或手动涂布制备电极极片；(2)采用真空磁控溅射镀膜技术，以导电性能良好的金属作为靶材，通过调控真空磁控溅射镀膜工艺参数，在上述制备的电极极片表面实现均匀纳米金属修饰。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以锂离子电池电极材料、导电剂、粘结剂和辅助溶剂NMP为原料电动搅拌配浆，电动或手动涂布制备电极极片；(2)采用真空磁控溅射镀膜技术，以导电性能良好的金属作为靶材，通过调控真空磁控溅射镀膜工艺参数，在上述制备的电极极片表面实现均匀纳米金属修饰。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法，其特征在于，所述步骤(2)中采用采用金属锡、铝、金、银和钛作为靶材。3.根据权利要求1所述的磷酸亚铁锂正极材料极片的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中通过真空磁控溅射镀膜技术制备磷酸亚铁锂电极极片时，采用的方法为射频磁控溅射法，设备为高真空磁控溅射镀膜设备。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法，其特征在于，所述步骤(2)中真空磁控溅射镀膜技术进行电极材料表面修饰。5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法，其特征在于，所述步骤(2)中锡靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10-5Pa，启辉压力0.5-3Pa，工作气压0.14-0.16Pa，工作温度：200-260℃，工作气流：Ar，50-100sccm，溅射功率30-80W。6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法，其特征在于，所述步骤(2)中铝靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10-5Pa，启辉压力0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春花，白国梁，罗姣姣，王钧伟，陈静娟，董彦杰，罗启波，黄岩，赵杰，
申请(专利权)人：安庆师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34