一种电气设备负极材料及电气设备制造技术

本发明专利技术涉及电气材料，尤其涉及一种电气设备用负极材料，其特征在于：具有合金LiAlSi，其中元素配比：锂为10％-90％，铝为10％-45％，硅为10％-50％。克服了锂负极材料高活泼性引起的安全性差和循环性差的缺点，具有高稳定性，合金材料分散于聚苯胺中稳定性增强，同时具有良好的导电性，具有实用化的效果，作为锂离子电池负极材料，可广泛应用于电气设备、电子设备，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气材料，尤其涉及一种电气设备负极材料。
技术介绍
近年来，我国每年生产5亿只小型密封铅酸电池用于电动自行车的动力电源，随着电动汽车和储能需求，为了保护环境，应对大气污染，需要通过引入电动汽车或者混合汽车来降低二氧化碳的排放量，因此，发动机驱动用的二次电池等电气设备是电动汽车产业发展的关键。以石墨材料为负极、以1^&)02等过渡金属氧化物为正极材料的锂离子电池已经得到了广泛的应用。许多高新电子产品，如笔记本电脑、MP3、MP4等，都离不开锂离子电池。然而，锂离子电池的应用也局限在这些小型、便携型电子产品之中。开发新一代具有更高容量的锂离子电池已经成为当前锂离子电池领域研宄的热点。如果我们看一下目前商业化的锂离子电池负极材料一主要为石墨材料，可以发现，它的理论容量只有372mA/g，或者818mA/L (石墨材料的密度为2.29/cm)。在商品化的锂离子电池中石墨的容量为320mA/g左右，它的利用率己经达到了它的极限。如果要开发具有更高容量的电池材料，势必寻找新的材料以代替石墨。在元素周期表中，有很多元素组成的物质，如硅、铝、锡、锑等，可以在电池环境下与锂发生反应，并且具有比石墨高的多的理论容量，而且金属和合金材料有另一个优越性，即它们的充放电电位适中，没有安全隐患。然而，金属的单质却不能直接用来做锂离子电池的负极材料，主要的原因是它们在与锂离子发生反应生成锂-金属合金的过程中存在很大的体积膨胀和收缩，这将导致材料在受内部应力的作用而龟裂，从而失去活性。最终导致材料的循环性能下降。提高金属和合金材料的循环性能成为开发合金锂离子电池材料的关键冋题。而锂离子电池具有高容量、快速充放电、高循环性能而备受人们关注，构成锂离子电池的负极材料至关重要，如何提高负极材料对锂离子的嵌入和脱出是提高锂离子电池容量的主要途径，负极备受关注。因此，为了解决上述问题，特提供一种新的技术方案满足需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电气设备负极材料，该材料的具有良好的循环性能、高容量、高稳定性等优异性能。为了达到上述技术目的，本专利技术的技术方案具体为，一种电气设备负极材料，其特征在于:具有合金LiAlSi，其中元素配比:锂为10% -90%，铝为10% -45%，硅为10% -50%。进一步地，还包括聚苯胺，其中合金LiAlSi均匀分散于聚苯胺中。进一步地，还包括碳，构成LiAlSi/C复合材料进一步地，所述元素配比:锂为30% -90%，铝为10% -30%，硅为20% -50%。进一步地，所述元素配比:锂为40% -90%，铝为20% -30%，硅为30% -50%。一种电气设备，具有以上所述的负极材料。本专利技术的有益效果:电气设备负极材料克服了锂负极材料高活泼性引起的安全性差和循环性差的缺点，具有高稳定性，合金材料分散于聚苯胺中稳定性增强，同时具有良好的导电性，具有实用化的效果。【具体实施方式】下面将结合本专利技术的实施例进一步阐释本专利技术。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。所述方法如无特别说明均为常规方法。实施例1一种电气设备负极材料，具有合金LiAlSiJf LixAl合金和AlySi合金或Si粉按照化学计量比，其中元素配比:锂为80%，铝为10%，硅为10%，和一定量的钢球(球料比4:1)放入高能球磨机中，在氩气的气氛下，400r/s的速度，球磨12小时。然后将球磨后的金属粉末压成片，放入管式炉中，在氩气气氛下，以400°C煅烧12h，升温速度为10°C /min。得到灰色块状物，将其粉碎，并经过400目筛，得到最终产物，即LiAlSi合金粉体，即为电气设备负极材料。实施例2一种电气设备负极材料，具有合金LiAlSiJf LixAl合金和AlySi合金或Si粉按照化学计量比，其中元素配比:锂为80%，铝为10%，硅为10%，和一定量的钢球(球料比4:1)放入高能球磨机中，在氩气的气氛下，400r/s的速度，球磨12小时。然后将球磨后的金属粉末压成片，放入管式炉中，在氩气气氛下，以400°C煅烧12h，升温速度为10°C /min。得到灰色块状物，将其粉碎，并经过400目筛，S卩LiAlSi合金粉体，分散于聚苯胺中，通过研磨，烘干，粉碎，将小颗粒的合金材料嵌入一个稳定的支撑体中，可以提高材料的稳定性，制备出与聚苯胺复合的合金LiAlSi粉体，即为电气设备负极材料。实施例3一种电气设备负极材料，具有合金LiAlSiJf LixAl合金和AlySi合金或Si粉按照化学计量比分散与聚苯胺中，其中元素配比:锂为50%，铝为40%，硅为10%，和一定量的钢球(球料比4:1)放入高能球磨机中，在氩气的气氛下，400r/s的速度，球磨12小时。然后将球磨后的金属粉末压成片，放入管式炉中，在氩气气氛下，以400°C煅烧12h，升温速度为10°C/min。得到灰黑色块状物，将其粉碎，并经过400目筛，即LiAlSi/C合金粉体，即为电气设备负极材料。实施例4—种电气设备负极材料，具有合金LiAlSiJf LixAl合金和AlySi合金或Si粉按照化学计量比，其中元素配比:锂为50%，铝为20%，硅为30%，和一定量的钢球(球料比4:1)放入高能球磨机中，在氩气的气氛下，400r/s的速度，球磨12小时。然后将球磨后的金属粉末压成片，放入管式炉中，在氩气气氛下，以400°C煅烧12h，升温速度为10°C /min。得到灰色块状物，将其粉碎，并经过400目筛，得到最终产物，即LiAlSi合金粉体，即为电气设备负极材料。实施例5—种电气设备，将实施例1至实施例4所制备电气设备负极材料，与电解液、正极材料组合制成锂离子电池，作为二次电池应用于电气设备。为了研宄测试，具体过程是首先将扣式Li/合金电池以0.05mA/cm2 (?10mA/g)充放电到指定电位，然后在手套相中将电池打开，取出电极片。将电极片在有机溶剂DMC中清洗，待溶剂挥发之后，在电极片上洒少量石墨作为衍射峰的标定用，然后用薄膜塑料袋将电极片封装进行结构测试。将粉末活性材料、乙炔黑和PVDF溶液按8:1:1的比例(质量比)混合均匀，加适量N —甲基毗咯烷酮(NMP)，在搅拌器上搅拌30分钟，用自动涂膜机均匀的涂覆在铜箔上，涂覆密度约为5mg/cm2。待干燥后，在棍压机上棍压，再制成直径为12mm的电极片，放入真空干燥箱中80°C烘12h。在充满氢气氛围的手套箱内组装电池，以合金膜为正极工作电极，以纯金属铿片为对电极，使用隔膜和吸液膜，电解液使用IM LIPF6-DMC:DEC:EC(1:1: lv/v,LB303)。在手套箱内完成组装后，转移出来在扣式电池封装机上封口，制备成CR2016扣式电池。电池的测试是在武汉兰电电子有限公司Land自动充放电仪上进行。测试条件:电流密度0.25mA/cm2，电压0.005-2.0v，采用恒流充放机制，实验结果为三个电池的平均结果。定义锂离子嵌入到合金过程为放电过程，库仑效率为第一次充电容量比放电容量。实施例1的首次放电容量为455mAh/g，库仑效率为59%;实施例2的首次放电容量为432AmAh/g，库仑效率为58% ;实施例3的首次放电容量为468mAh/g，库本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气设备负极材料，其特征在于：具有合金LiAlSi，其中元素配比：锂为10％‑90％，铝为10％‑45％，硅为10％‑50％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱玉珠，
申请(专利权)人：苏州靖羽新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32