一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料制造技术

本发明专利技术公开了一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料，通过以下步骤制备而得：（1）在氩气保护下将金属锂裁切片后与含有0.1‑0.3%偶联剂的烃油混合后，搅拌条件下加热熔融金属锂得熔融液；（2）将熔融液降温至70‑80℃，加入包覆液，搅拌的同时施加脉冲磁场，维持20‑30min得分散体系；（3）分散体系在氩气保护下过滤，过滤物用有机溶剂洗涤以除去烃油介质，70‑80℃下真空干燥得成品。本发明专利技术能长期储存，不受环境影响，稳定性好，导电性能未降低，具有正温度系数效应，当温度升高到包覆材料的转变温度时，包覆材料的阻抗急剧增大，能切断电子、离子传输，起到超温保护作用。

A metal lithium anode material with positive temperature coefficient effect

The invention discloses a positive temperature coefficient effect of lithium metal anode materials prepared by the following steps: (1) under the protection of argon lithium cut sheet is mixed with the 0.3% coupling agent containing 0.1 hydrocarbon oil, stirring and heating the molten metal under the condition of molten liquid lithium (2;) will melt down to 70 80 DEG C, adding coating liquid, stirring while applying pulsed magnetic field, to maintain the 20 30min dispersion system; (3) dispersing system under the protection of argon filter, filter washing with organic solvent to remove hydrocarbon oil medium, 70 80 C under vacuum drying. The invention can be stored for a long time, is not affected by the environment, good stability, conductive performance is not reduced, with positive temperature coefficient effect, when the temperature rises to the transition temperature of the material, the material impedance increases rapidly, can cut off the electron, ion transport, the over temperature protection function.

【技术实现步骤摘要】
一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料
本专利技术涉及一种锂电池负极材料，特别涉及一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料。
技术介绍
金属锂在现代工业和科学技术中具有非常重要的地位，广泛应用于电子、化工、医药、玻璃、橡胶、陶瓷、核工业、航空航天、金属冶炼、机械制造等领域。金属锂电池直接利用金属锂，其能源储备量达到传统锂离子电池的两倍以上，而在放电容量方面，甚至达到传统产品10倍左右，有望取代锂离子电池。在高能电池和蓄电池的开发上，作为阴极的主要材料，锂被广泛应用于移动电话的可充电电池板，仅此一项日本每年的需求量就在7亿左右。LI-SI合金、LI-AL合金等两项导弹发射动力电源负极材料，帮助我国的新型导弹飞上了蓝天。金属锂具有很高的活性，在空气中容易自燃，极易与水反应，这些性质限制了它在很多方面的应用。因此，想要在常规环境下使用锂，就必须通过一定手段得到稳定化的金属锂。美国专利号5,567,474、5,776,369和5,976,403的专利中所述，通过干燥的CO2处理金属锂，在其表面得到一层Li2CO3钝化膜。经CO2钝化的金属锂粉末仅能在低湿度的环境下使用，而且储存时间不长。中国专利号CN103447541A提出用含磷化合物处理熔融金属锂的方法，得到一层连续的磷酸锂保护层。另一种选择是用保护层涂覆锂粉末。例如，美国专利号6,911,280B1提出了用碱金属或碱土金属碳酸盐包覆。美国专利号4,503,088提出在锂负极上包覆环氧树脂作为钝化层。现有技术的外层包覆物都是无机化合物或者有机物，包覆物不导电，降低了金属锂的导电性，包覆物导电，但并不具超温保护作用，安全性能不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料，能长期储存，不受环境影响，稳定性好，导电性能未降低，具有正温度系数效应，当温度升高到包覆材料的转变温度时，包覆材料的阻抗急剧增大，能切断电子、离子传输，起到超温保护作用。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料，通过以下步骤制备而得：（1）在氩气保护下将金属锂裁切片后与含有0.1-0.3%偶联剂的烃油混合后，搅拌条件下加热熔融金属锂得熔融液，金属锂：烃油重量比为1:1.5-1:2；（2）将熔融液降温至70-80℃，加入包覆液，搅拌的同时施加脉冲磁场，维持20-30min得分散体系；（3）分散体系在氩气保护下过滤，过滤物用有机溶剂洗涤以除去烃油介质，70-80℃下真空干燥得成品。通过本专利技术上述特定工艺制备的金属锂负极材料，金属锂表面包覆均匀，包覆效果好，金属锂负极材料，能长期储存，不受环境影响，稳定性好，导电性能未降低，具有正温度系数效应，当温度升高到包覆材料的转变温度时，包覆材料的阻抗急剧增大，能切断电子、离子传输，起到超温保护作用。本专利技术熔融液必须降温至70-80℃才能加入包覆液，若熔融液温度过高，会触发包覆物的正温度系数效应，导致产品失效。本专利技术先用含有0.1-0.3%偶联剂的烃油熔融金属锂，兼具熔融和表面处理效果，使得包覆物能更好地与锂结合，本专利技术加入包覆液，搅拌的同时施加脉冲磁场，在脉冲磁场作用下，这样形成的包覆颗粒的大小合适，粒度分布也广，分布均匀，颗粒形貌规则，包覆效果好。作为优选，步骤（1）中所述偶联剂为硅烷偶联剂。作为优选，步骤（1）中加热熔融金属锂的温度控制在200±10℃。作为优选，步骤（2）中所述包覆液由具有正温度系数效应的包覆物与烃油混合而成，具有正温度系数效应的包覆物的质量浓度为20-30%，具有正温度系数效应的包覆物：金属锂的质量比=1:20-25。作为优选，具有正温度系数效应的包覆物为聚3-甲基噻吩（P3MT）、聚3-癸基噻吩（P3DT）、聚3-丁基噻吩（P3BT）的一种或几种。本专利技术选用上述特定的包覆物，使得产品能长期储存，不受环境影响，稳定性好，包覆物本身能导电，使得包覆后的锂金属导电性能未降低，同时具有特殊的正温度系数效应，当温度升高到包覆材料的转变温度（110℃-160℃）时，包覆材料的阻抗急剧增大，能切断电子、离子传输，起到超温保护作用。作为优选，步骤（2）中搅拌的同时施加脉冲电场，搅拌速度为800-1200rmp，脉冲磁场的脉冲电压在100-120V，脉冲频率在20-25赫兹。作为优选，步骤（3）中有机溶剂洗涤为己烷洗涤三次，并用正戊烷洗涤一次。作为优选，所述烃油为矿物油、石油、页岩油、石蜡油中的一种。本专利技术的有益效果是：能长期储存，不受环境影响，稳定性好，导电性能未降低，具有正温度系数效应，当温度升高到包覆材料的转变温度时，包覆材料的阻抗急剧增大，能切断电子、离子传输，起到超温保护作用。具体实施方式下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的具体说明。本专利技术中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。实施例1：一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料，通过以下步骤制备而得：（1）在氩气保护下，将1kg金属锂（电池级金属锂）裁切成3×3cm片后与1.5kg含有0.3wt%硅烷偶联剂KH560的烃油（矿物油，市售）混合后，搅拌条件下加热至约200℃熔融金属锂得熔融液；（2）将熔融液降温至70℃，加入质量浓度为20%聚3-甲基噻吩的烃油（矿物油，市售）溶液，聚3-甲基噻吩：金属锂的质量比=1:25，800rmp搅拌条件下同时施加脉冲磁场，脉冲磁场的脉冲电压在100-120V，脉冲频率在20-25赫兹，维持30min得分散体系；（3）分散体系在氩气保护下过滤，过滤物用己烷洗涤三次，并用正戊烷洗涤一次以除去烃油介质，70℃下真空干燥得成品。实施例2：一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料，通过以下步骤制备而得：（1）在氩气保护下，将1kg金属锂（电池级金属锂）裁切成3×3cm片后与2kg含有0.1wt%硅烷偶联剂KH570的烃油（石蜡油，市售）混合后，搅拌条件下加热至约200℃熔融金属锂得熔融液；（2）将熔融液降温至80℃，加入质量浓度为30%聚3-癸基噻吩的烃油（石蜡油，市售）溶液，聚3-癸基噻吩：金属锂的质量比=1:20，1200rmp搅拌条件下同时施加脉冲磁场，脉冲磁场的脉冲电压在100-120V，脉冲频率在20-25赫兹，维持20min得分散体系；（3）分散体系在氩气保护下过滤，过滤物用己烷洗涤三次，并用正戊烷洗涤一次以除去烃油介质，80℃下真空干燥得成品。实施例3：一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料，通过以下步骤制备而得：（1）在氩气保护下，将1kg金属锂（电池级金属锂）裁切成3×3cm片后与2kg含有0.2%硅烷偶联剂KH560的烃油（矿物油，市售）混合后，搅拌条件下加热至约200℃熔融金属锂得熔融液；（2）将熔融液降温至75℃，加入质量浓度为25%聚3-丁基噻吩的烃油（矿物油，市售）溶液，聚3-丁基噻吩：金属锂的质量比=1:25，1000rmp搅拌条件下同时施加脉冲磁场，脉冲磁场的脉冲电压在100-120V，脉冲频率在20-25赫兹，维持25min得分散体系；（3）分散体系在氩气保护下过滤，过滤物用己烷洗涤三次，并用正戊烷洗涤一次以除去烃油介质，75℃下真空干燥得成品。负极片制备：将上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料，其特征在于，通过以下步骤制备而得：（1）在氩气保护下将金属锂裁切片后与含有0.1‑0.3%偶联剂的烃油混合后，搅拌条件下加热熔融金属锂得熔融液，金属锂：烃油重量比为1:1.5‑1:2；（2）将熔融液降温至70‑80℃，加入包覆液，搅拌的同时施加脉冲磁场，维持20‑30min得分散体系；（3）分散体系在氩气保护下过滤，过滤物用有机溶剂洗涤以除去烃油介质，70‑80℃下真空干燥得成品。

【技术特征摘要】
1.一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料，其特征在于，通过以下步骤制备而得：（1）在氩气保护下将金属锂裁切片后与含有0.1-0.3%偶联剂的烃油混合后，搅拌条件下加热熔融金属锂得熔融液，金属锂：烃油重量比为1:1.5-1:2；（2）将熔融液降温至70-80℃，加入包覆液，搅拌的同时施加脉冲磁场，维持20-30min得分散体系；（3）分散体系在氩气保护下过滤，过滤物用有机溶剂洗涤以除去烃油介质，70-80℃下真空干燥得成品。2.根据权利要求1所述的一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料，其特征在于：步骤（1）中所述偶联剂为硅烷偶联剂。3.根据权利要求1所述的一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料，其特征在于：步骤（1）中加热熔融金属锂的温度控制在200±10℃。4.根据权利要求1或2或3所述的一种具有正温度系数效应的金属锂负极材料，其特征在于：步骤（2）中所述包覆液由具有正温度系数效应...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭波，吕豪杰，殷月辉，袁园，
申请(专利权)人：万向一二三股份公司，万向集团公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33