一种连续电沉积制备锂带的方法技术

本发明专利技术涉及制备金属锂带的方法，具体涉及一种连续电沉积制备锂带的方法。本发明专利技术解决的技术问题是提供一种连续电沉积制备锂带的方法。该方法包括依次进行的如下步骤：a、前处理：对金属基带进行活化处理；b、电沉积锂：采用恒流电沉积锂，先控制电流密度为5～50mA/cm

【技术实现步骤摘要】
一种连续电沉积制备锂带的方法
本专利技术涉及制备金属锂带的方法，具体涉及一种连续电沉积制备锂带的方法。
技术介绍
锂是应用前景十分广阔的轻稀有金属，作为二十一世纪推动科学技术发展的重要元素之一，被科学家誉为“能源之星”。金属锂带具有很高的能量密度，被广泛用于金属锂电池的负极材料，具有很好的应用前景。然而，目前，传统商业化的金属锂带主要采用机械加工方式制取，这种技术制备出来的锂带厚度基本在100μm以上，不利于电池的微型化与薄膜化。并且由于锂韧性及设备精度的限制，采用机械加工方法很难制备得到厚度低于30μm的超薄锂带。电沉积是指简单金属离子或络离子通过电化学方法在固体(导体或半导体)表面上还原为金属原子附着于电极表面，从而获得一金属层的过程。由于金属锂的特性，电沉积锂的技术还不成熟，目前，仅有个别关于电沉积锂的报道。中国专利CN101162772A公开了一种金属锂二次电池的泡沫锂负极及其制备方法，该方法采用泡沫金属为基体，经过冲洗、除油、冲洗、活化、冲洗后吹干，再以双金属纯锂片为阳极，泡沫金属为阴极，控制电沉积电流密度为10～100A/m2，即得到金属锂二次电池的泡沫锂负极。中国专利105470465A公开了一种硅基负极的预锂化处理工艺及装置，在手套箱内，用装有电解液的电解装置，以金属锂片作为对电极，硅基负极作为工作电极，在工作电极上进行电沉积金属锂；在嵌锂电解液中，以二步恒电流脉冲沉积方法进行电沉积金属锂：然后将预锂化处理后硅基负极在碳酸二甲酯(DMC)溶液中浸泡20～60min；烘干后即得预锂化后的硅基负极。可见，现有的电沉积锂均是小片间断镀锂，且都仍处于实验室研究阶段。随着锂电池行业的发展，对金属锂带的需求也日益增加，专利技术一种连续电沉积制备超薄锂带的方法是锂行业发展的必然需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对当前不能连续制备超薄锂带(厚度<30μm)的技术问题，采用在超薄金属基带传送过程中，连续进行基体前处理、电沉积锂及后处理操作，最终制备得到厚度低于30μm的超薄锂带。本专利技术连续电沉积制备锂带的方法，包括依次进行的如下步骤：a、前处理：对金属基带进行清洗、活化处理；b、电沉积锂：采用恒流电沉积锂，先控制电流密度为5～50mA/cm2，沉积0.5～10s；再调整电流密度为0.02～1mA/cm2，沉积时间为1～10h；c、后处理：将电沉积后的金属带进行钝化，得到金属锂带。优选的，b步骤中，电沉积所用电解液的溶质为锂盐；溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的至少一种。优选的，电解液的溶质为六氟磷酸锂、六氟砷酸锂或六氟硼酸锂；溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯，或者溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯，且按体积比，碳酸乙烯酯:碳酸丙烯酯:碳酸二甲酯＝1～3:0～2:1～3。进一步的，锂盐的浓度优选为0.5～5mol/L，更有选为1mol/L。优选的，所述金属基带的材质为铜、铝或镍；金属基带的厚度≤15μm。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术采用连续电沉积制备金属锂带，其方法简单，成本低廉，可使金属锂带的生产大规模化。2)本专利技术方法，可通过调节电流密度与浸入镀液时间来调控锂镀层的厚度，易于制得各种厚度的锂带，尤其可制得厚度低于30μm的超薄锂带。3)本专利技术方法，通过预沉积锂，最终改善沉积膜层的均匀性，使制备得到的锂带膜层均匀。采用本专利技术方法制得的锂镀层各处厚度均匀致密，镀锂呈棒状生长。4)采用微钝化处理，增强锂带的安全性，便于保存与运输。附图说明图1为本专利技术连续电沉积制备金属锂带的工艺简图。图1中，1为除油槽，2、4、8为清洗槽，3为活化槽，5、9为干燥槽，6为预沉积槽、7为电沉积槽、10为钝化槽、11为成品卷绕设备。图2为本专利技术实施例1制备的金属锂带的截面图。具体实施方式本专利技术解决的技术问题是提供连续电沉积制备锂带的方法。本专利技术连续电沉积制备锂带的方法，包括依次进行的如下步骤：a、前处理：对金属基带进行清洗、活化处理；b、电沉积锂：采用恒流电沉积锂，先控制电流密度为5～50mA/cm2，沉积0.5～10s；再调整电流密度为0.02～1mA/cm2，沉积时间为1～10h；c、后处理：将电沉积后的金属带进行钝化，得到金属锂带。具体的，本专利技术连续电沉积制备锂带的方法，分为前处理、电沉积锂和后处理三部分。下面结合附图依次对每一部分的工艺过程进行简述。前处理包括除油、活化处理、清洗、干燥等步骤。具体的，金属基带经过卷绕设备传送至除油槽1进行碱性除油剂除油，除油后的基带传送至清洗槽2进行清洗，后再传送至活化槽3进行活化处理，然后再送至清洗槽4进行清洗，再经过干燥槽5进行干燥。完全干燥后的基带送至预沉积槽6进行预沉积锂。前处理的条件可以采用现有的，优选采用如下条件：1M氢氧化钠溶液除油，0.05M稀硝酸液进行秒浸活化，每次处理后均用高纯水洗净，80℃快速烘干。为实现连续化生产，将电沉积锂分别在预沉积槽6和电沉积槽7中进行。预沉积锂时，金属基带垂直通过预沉积槽6，阳极平行等距离放置于金属基带两侧，采用短时预镀锂，使金属基带表面均匀分布沉锂活性点。基带通过预沉积槽6后，进入电解槽7进行长时电沉积锂。预沉积锂仅仅是增加锂带表面的活性点，其时间很短，通常只有几十秒。长时电沉积锂时，金属基带垂直通过电沉积槽7，阳极平行等距离放置于金属基带两侧，金属基带连续通过多个相同的电解槽，以进行进一步的电沉积锂，电解槽的个数可根据所需沉积厚度、沉积时间进行调节。一般的，在实际生产中，可通过多个转向轮来实现该目的。通过控制电流密度和电沉积时间，可以制备不同锂厚度的金属锂带。电沉积时间可通过调节基带通过速度来控制，电流密度由浸入面积与电流大小决定。沉积电流密度越小，镀层结晶越细小；同等电流密度下，沉积时间越长，镀层约厚。沉积完成后的金属锂带进行后处理。后处理主要是金属锂带的钝化。优选在钝化前进行清洗和干燥。金属锂带进入清洗槽8进行彻底清洗，然后通过干燥槽9干燥，最后经钝化槽10进行微钝化，最终在成品卷绕设备11上进行卷绕，获得成品锂薄带。微钝化处理是为了使成品锂带便于运输和保存，其处理既可以是气体钝化，又可以是液体钝化。锂带的微钝化处理，可使金锂表面形成局部微反应层，减小暴露界面，增强安全性。本专利技术方法中，金属基带各段处理的时间与其在相应的处理槽中的停留时间相对应，其具体时间由处理槽的大小，处理槽内转向轮的数目等因素控制。本专利技术所述的预沉积锂和长时电沉积锂时，均采用相同的电解液。所用电解液的溶质为锂盐，溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(MEC)中的至少一种。优选的，所用电解液的溶质为六氟磷酸锂(LiPF6)、六氟砷酸锂(LiAsF6)或六氟硼酸锂(LiBF6)，溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯，或者溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯，且按体积比，碳酸乙烯酯:碳酸丙烯酯:碳酸二甲酯＝1～3:0～2:1～3。合适配比的镀液体系，在保证镀液活性的同时又防止了镀液分解。其中，锂盐的浓度为1～3mol/L；优选锂盐浓度为1mol/L。本专利技术所述的方法，可采用常规的金属基带，优选的，金属基带的材质为铜、铝或镍。所述基体金属的厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续电沉积制备锂带的方法，其特征在于，包括依次进行的如下步骤：a、前处理：对金属基带进行清洗、活化处理；b、电沉积锂：采用恒流电沉积锂，先控制电流密度为5～50mA/cm

【技术特征摘要】
1.一种连续电沉积制备锂带的方法，其特征在于，包括依次进行的如下步骤：a、前处理：对金属基带进行清洗、活化处理；b、电沉积锂：采用恒流电沉积锂，先控制电流密度为5～50mA/cm2，沉积0.5～10s；再调整电流密度为0.02～1mA/cm2，沉积时间为1～10h；c、后处理：将电沉积后的金属带进行钝化，得到金属锂带。2.根据权利要求1所述的连续电沉积制备锂带的方法，其特征在于：b步骤中，电沉积所用电解液的溶质为锂盐；溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的至少一种。3.根据权利要求2所述的连续电沉积制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹乃珍，徐川，刘强，高洁，邹崴，何霞，
申请(专利权)人：天齐锂业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51