一种提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法技术

本发明专利技术公开一种提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法，采用真空磁控溅镀法的方法在锂电池用正极集流体铝箔材上沉积氧化物薄膜，所述氧化物薄膜的厚度为3‑10nm；所述提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法包括以下步骤：采用真空磁控溅镀法的方法在锂电池用正极集流体铝箔材上沉积3～10nm厚的氧化物膜，得到正极集流体复合箔材；测量所述正极集流体复合箔材的导电率及电阻率等电性能；将所述正极集流体复合箔材作为锂离子电池的正极使用。得到的正极集流体复合箔材，电导率提高、电阻降低，既不影响正极集流体的电子隧道效应和导电性能，又不影响锂离子电池后续的制作工艺，极大提高电池的充放电循环次数。

A method to improve the corrosion resistance of cathode collector for lithium ion batteries

The invention discloses a method for improving the corrosion resistance of lithium ion battery cathode collector, by vacuum magnetron sputtering deposition in the oxide film of aluminum foil for cathode fluid in lithium batteries, the oxide film thickness of 3 10nm; the method of improving the corrosion resistance of lithium ion battery cathode collector comprises the following steps methods: Using vacuum magnetron sputtering deposition of aluminum foil on the set fluid 3 ~ 10nm thick oxide film cathode in lithium battery, obtained positive liquid composite foil; conductivity and resistivity measurement of the electrical properties of the composite anode current collector foil; the anode current collector using composite foil as the anode of lithium ion battery. The positive current collector composite foil has higher conductivity and lower resistance. It does not affect the electron tunneling effect and conductivity of positive current collector, but also does not affect the subsequent fabrication process of lithium ion battery. It greatly improves the battery charge and discharge cycle times.

【技术实现步骤摘要】
一种提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法
本专利技术涉及锂离子电池器件及锂离子电池材料制造行业，特别是一种提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法。
技术介绍
锂离子电池正极集流体的腐蚀现象是影响电池使用寿命和安全性的重要因素。锂离子电池具有很宽的电压窗口，如LiCoO2、LiMn2O4和LiFePO4等材料的充放电平台都在3V以上。在此高电位下正极集流体很容易发生氧化腐蚀而减短了电池的使用寿命，因此锂离子电池的正极集流体要满足高的稳定性，在高电位时不发生氧化腐蚀。目前高电导率、价格低廉的铝箔被广泛的应用于锂离子电池正极集流体。由于铝属活泼金属，在空气中铝的表面通常会形成一层致密的氧化铝钝化膜，AL2O3本身是绝缘材料，但夹在两个电级间的极薄(厚度1nm)的氧化物绝缘层(AL2O3)因为电子隧道效应，同样可以导通电子；同时致密的氧化铝钝化膜使得铝作为正极集流体时阳极氧化腐蚀速率缓慢。然而空气中自发形成的钝化膜厚度仅为0.4～0.5nm，这种自发形成的氧化膜(AL2O3)的强度和耐蚀性能都较差，在电池长期使用时也会发生腐蚀溶解，铝的表面腐蚀形成可溶性的Al3+会造成电解液的污染，并且可在负极还原沉积生成金属Al枝晶，直接影响电池的使用寿命和安全性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种在不影响正极集流体导电性能的条件下、通过在铝箔表面生成一层氧化膜保护层来提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案:一种提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法，采用真空磁控溅镀法的方法在锂电池用正极集流体铝箔材上沉积氧化物薄膜。进一步地，所述氧化物薄膜的厚度为3-10nm。更进一步地，所述氧化物薄膜的厚度为5nm。所述方法包括以下步骤：步骤一采用真空磁控溅镀法的方法在锂电池用正极集流体铝箔材上沉积3～10nm厚的氧化物膜，得到正极集流体复合箔材；步骤二测量所述正极集流体复合箔材的导电率及电阻率等电性能；步骤三将所述正极集流体复合箔材作为锂离子电池的正极使用。优选地，步骤一中，以锂电池用正极集流体铝箔材为镀膜基材，沉积氧化膜的装置采用卷对卷真空磁控溅射镀膜设备、溅镀靶材采用Al2O3或C3N4或LiCO3或Si3N4；等离子溅射方式采用射频溅射电源、本底真空度小于2.0x10-3Pa、工作真空度为3x10-1Pa、镀膜速度为0.5～2m/min、卷绕张力为5～30N、靶功率设置3～5kw、控制沉积膜厚为3-10nm。更优选地，所述锂电池用正极集流体铝箔材按牌号可为1060或1050或1145或1235合金牌号中的任一种；按铝箔状态可为O或H14或H24或H22或H18状态中的任一种。最优选地，在步骤二中，通过取样检测镀膜前后正极集流体复合箔材的导电率和电阻率的变化趋势来决定是否需要再次镀膜；若镀膜后正极集流体复合箔材的导电率相比镀膜前持续上升、电阻率持续下降，则需在氧化物膜表面再次镀膜；若镀膜后正极集流体复合箔材的导电率相比镀膜前无变化或发生下降、电阻率相比镀膜前无变化或发生上升，则不需要再次镀膜。利用真空装置在真空环境下，使用等离子磁控溅镀氧化物膜的方法，在铝箔表面沉积一种特定厚度的氧化物膜，以此在铝箔表面人工生成一种钝化膜，从而提高锂离子电池正极集电极(铝箔)耐电解液腐蚀性能。与现有技术相比，本专利技术在正极集流体铝箔材上采用真空磁控溅镀法的方法沉积氧化膜，得到正极集流体复合箔材，电导率提高、电阻降低，既不影响正极集流体的电子隧道效应和导电性能，又不影响锂离子电池后续的制作工艺，使用所述正极集流体复合箔材制作锂离子电池正极，抗腐蚀能力增加，极大提高电池的充放电循环次数。附图说明图1为本专利技术提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法工艺流程图具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术所用各原料、设备均为现有技术中的现有产品。如图1所示，一种提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法，采用真空磁控溅镀法的方法在锂电池用正极集流体铝箔材上沉积氧化物薄膜。具体包括以下步骤：步骤一采用真空磁控溅镀法(PVD)的方法在锂电池用正极集流体铝箔材上沉积3～10nm厚的氧化物膜，得到正极集流体复合箔材；步骤二测量所述正极集流体复合箔材的导电率及电阻率等电性能；步骤三将所述正极集流体复合箔材作为锂离子电池的正极使用。其中，步骤一中，所述锂电池用正极集流体铝箔材选用现有技术中常用的铝箔材，按牌号可以选性使用1060、1050、1145、1235等合金牌号中一种；按铝箔状态可以选性使用O、H14、H24、H22、H18等状态中一种。真空磁控溅镀法(PVD)沉积氧化膜的装置选用卷对卷(Roll-To-Roll)真空磁控溅射镀膜设备、溅镀靶材选用Al2O3、C3N4、LiCO3、Si3N4等中的任意一种；等离子溅射方式选用用射频(RF)溅射电源、本底真空度小于2.0x10-3Pa、工作真空度(即镀膜真空度)选用3x10-1Pa、镀膜速度为0.5～2m/min、卷绕张力为5～30N、靶功率设置3～5kw、控制沉积膜厚为3-10nm。实施例1实施例1中，选用卷对卷(Roll-To-Roll)真空磁控溅射镀膜设备(韩国世宗高科公司型号为SJ-RTR-SDH350)、以1060铝合金为镀膜基材，抽真空至本底真空度为1.5x10-3Pa后开启工艺气体流量控制器(MFC)充入纯度99.995％的工业氩气，调整充气流量至真空度达到3x10-1Pa(工作真空度，工作压强)，启动卷绕式收-放卷系统，调整卷绕速度(镀膜速度)为1.5m/min，调整薄膜张力系统至卷绕张力为15N，启动RF溅射电源，调整电源设置靶功率设置选择4kw，标记好预溅射位置后开始在铝箔基材表面沉积Al2O3的氧化物保护膜(若溅镀靶材采用C3N4、LiCO3或Si3N4等，则在铝箔基材表面沉积相应的氧化物保护膜)；重复实验取样测量控制氧化物薄膜厚度为3nm。步骤二中，采用使用电导率以％(IACS)为计量单位、电阻以mΩ为计量单位的电导率测试仪(TX-300A智能金属导体电阻率仪)进行正极集流体复合箔材的电性能测量。实施例2实施例2与实施1基本相同，区别只在于在步骤一中：抽真空至本底真空度为1.8x10-3Pa后开启工艺气体流量控制器(MFC)充入纯度99.995％的工业氩气，调整充气流量至真空度达到3x10-1Pa(工作真空度，工作压强)，启动卷绕式收-放卷系统，调整卷绕速度(镀膜速度)为2.0m/min，调整薄膜张力系统至卷绕张力为5N，启动RF溅射电源，调整电源设置靶功率设置选择5kw，标记好预溅射位置后开始在铝箔基材表面沉积Al2O3的氧化物保护膜(若溅镀靶材采用C3N4、LiCO3或Si3N4等，则在铝箔基材表面沉积相应的氧化物保护膜)；重复实验取样测量控制氧化物薄膜厚度为4nm。实施例3实施例3与实施1基本相同，区别只在于在步骤一中：抽真空至本底真空度为1.6x10-3Pa后开启工艺气体流量控制器(MFC)充入纯度99.995％的工业氩气，调整充气流量至真空度达到3x10-1Pa(工作真空度，工作压强)，启动卷绕式收-放卷系统，调整卷绕速度(镀膜速度)为0.5m/min，调整薄膜张力系统至卷绕张力为30N，启动R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法，其特征在于，采用真空磁控溅镀法的方法在锂电池用正极集流体铝箔材上沉积氧化物薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法，其特征在于，采用真空磁控溅镀法的方法在锂电池用正极集流体铝箔材上沉积氧化物薄膜。2.如权利要求1所述的提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法，其特征在于，所述氧化物薄膜的厚度为3-10nm。3.如权利要求1所述的提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法，其特征在于，所述氧化物薄膜的厚度为5nm。4.如权利要求1-3任一项所述的提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一采用真空磁控溅镀法的方法在锂电池用正极集流体铝箔材上沉积3～10nm厚的氧化物膜，得到正极集流体复合箔材；步骤二测量所述正极集流体复合箔材的导电率及电阻率等电性能；步骤三将所述正极集流体复合箔材作为锂离子电池的正极使用。5.如权利要求1-4所述的提高锂离子电池正极集电极耐蚀性能的方法，其特征在于，步骤一中，以锂电池用正极集流体铝箔材为镀膜基材，沉积氧化膜的装置采用卷对卷真空磁控溅射镀膜设备、溅镀靶材采用Al2...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵斌，
申请(专利权)人：深圳市烯谷能源控股有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44