一种液态金属纳米粒子的制备方法及锂离子电池的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种液态金属纳米粒子的制备方法及锂离子电池的制备方法，其中，一种液态金属纳米粒子的制备方法包括以下步骤：步骤S1：将液态金属合金、乙醇溶液和十二硫醇混合形成混合物Ⅰ，对所述混合物Ⅰ进行超声降解；步骤S2：将混合物I静置2h‑4h后过滤、干燥，即制得液态金属纳米粒子。本发明专利技术的有益效果是：液态金属的加入大大的提高了电池的导电性能，同时液态金属拥有高能量密度，能够作为电极材料添加剂为电池提供额外的容量，是高能密度锂电池的理想材料；液态金属优良的自愈能力使得电池在大倍率充放电的过程中损伤较小，较纯钛酸锂电池拥有更加优良的大倍率性能，增加了电池的循环寿命和稳定性。

Preparation method of liquid metal nanoparticles and preparation method of lithium ion battery

The invention relates to a preparation method of liquid metal nanoparticles and a preparation method of lithium ion batteries, wherein a preparation method of liquid metal nanoparticles comprises the following steps: 1. mixing liquid metal alloy, ethanol solution and dodecyl mercaptan to form a mixture I, and ultrasonic degradation of the mixture I. Step S2: after the mixture I is placed at 2h 4H for filtration and drying, liquid metal nanoparticles are prepared. The invention has the advantages that: the addition of liquid metal greatly improves the conductivity of the battery, and the liquid metal has high energy density, can provide additional capacity for the battery as an electrode material additive, and is an ideal material for high energy density lithium battery; the excellent self-healing ability of the liquid metal makes the battery greatly doubled Compared with pure lithium titanate batteries, the rate charging and discharging process has less damage, and has better high rate performance, which increases the cycle life and stability of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种液态金属纳米粒子的制备方法及锂离子电池的制备方法
本专利技术属于绿色储能
，具体涉及一种液态金属纳米粒子的制备方法及锂离子电池的制备方法。
技术介绍
1991年在索尼公司的推动下，锂离子电池率先成为商业化的锂二次电池。与传统的二次电池相比，锂离子电池具有更轻的质量及更高的储能密度。这个特点使其在消费者电子市场中逐渐替代镍金属氢电池，并开始在电动工具市场替代镍金属氢及镍铬电池。近年来，在电动汽车及混合动力车领域更是颇受青睐。然而，锂离子电池也正面临着电极材料导电性差、能量密度低、大倍率性能差等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种液态金属纳米粒子的制备方法及锂离子电池的制备方法，以克服上述现有技术中的不足。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种液态金属纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：将液态金属合金、乙醇溶液和十二硫醇混合形成混合物Ⅰ，对所述混合物Ⅰ进行超声降解；步骤S2：将所述混合物Ⅰ静置2h-4h后过滤、干燥，即制得液态金属纳米粒子。进一步：所述步骤S1中所述液态金属合金的制备方法为：步骤S11：按质量比为22:3称取熔融的金属Ga和熔融的金属Sn于烧杯中；步骤S12：搅拌所述烧杯中的所述金属Ga和所述金属Sn1.5h-2.5h，待其冷却至室温后，即制得液态金属合金。进一步：所述步骤S1中所述超声降解的具体实现为：以超声波每作用两分钟停止十分钟为一次，循环十五次。一种锂离子电池的制备方法，将上述一种液态金属纳米粒子的制备方法制备的一种液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中。进一步：所述液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中具体为：以质量比为8:2:1:1称取商业硫、液态金属纳米粒子、乙炔黑和PVDF制作所述锂离子电池的正极片。进一步：所述液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中具体为:以质量比为8:2:1:1称取商业钛酸锂、液态金属纳米粒子、乙炔黑和PVDF制作所述锂离子电池的负极片。进一步：所述液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中具体为:以质量比为8:4:1:1称取商业钛酸锂、液态金属纳米粒子、乙炔黑和PVDF制作所述锂离子电池的负极片。进一步：所述锂离子电池以锂片为对电极，以电解质盐和有机溶剂为电解液，以Celgard2400为隔膜组装而成；其中，所述有机溶剂为：体积比为1:1的二甲氧基甲烷和二氧戊环的混合溶液；所述电解质盐为1mol/L的LITFSI和1％LiNO3。本专利技术的有益效果是：液态金属纳米粒子的加入大大的提高了电池的导电性能，同时液态金属纳米粒子拥有高能量密度，能够作为电极材料添加剂为电池提供额外的容量，是高能密度锂电池的理想材料；液态金属纳米粒子优良的自愈能力使得电池在大倍率充放电的过程中损伤较小，较纯钛酸锂电池拥有更加优良的大倍率性能，增加了电池的循环寿命和稳定性。附图说明图1为本专利技术一种液态金属纳米粒子的制备方法中液态金属合金的实物图；图2为本专利技术一种液态金属纳米粒子的制备方法中液态金属纳米粒子的实物图；图3为一种锂离子电池的制备方法中液态金属纳米粒子与电极材料混合制备电极的SEM图；图4a为液态金属纳米粒子与钛酸锂组装电池的EIS图；图4b为液态金属纳米粒子与硫组装电池的EIS图；图5a为采用实施例一的制备方法制备的液态金属纳米粒子与硫组装电池的循环性能图；图5b为采用实施例一的制备方法制备的液态金属纳米粒子与硫组装电池的倍率性能图；图6为采用实施例二的制备方法制备的液态金属纳米粒子与钛酸锂组装电池的循环性能图；图7为采用实施例三的制备方法制备的液态金属纳米粒子与钛酸锂组装电池的倍率性能图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。一种液态金属纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：将液态金属合金(LM)、乙醇溶液和十二硫醇混合形成混合物Ⅰ，对所述混合物Ⅰ进行超声降解；步骤S2：将所述混合物Ⅰ静置2h-4h后过滤、干燥，即制得液态金属纳米粒子。液态金属纳米粒子的实物图如图2所示。进一步：所述步骤S1中所述液态金属合金的制备方法为：步骤S11：按质量比为22:3称取熔融的金属Ga和熔融的金属Sn于烧杯中；步骤S12：搅拌所述烧杯中的所述金属Ga和所述金属Sn1.5h-2.5h，待其冷却至室温后，即制得液态金属合金。液态金属合金的实物图如图1所示。进一步：所述步骤S1中所述超声降解的具体实现为：以超声波每作用两分钟停止十分钟为一次，循环十五次。一种锂离子电池的制备方法，将上述一种液态金属纳米粒子的制备方法制备的一种液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中。液态金属纳米粒子与锂离子电池的电极材料混合制备电极的SEM图如图3所示。进一步：将所述液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中具体为：以质量比为8:2:1:1称取商业硫、液态金属纳米粒子、乙炔黑和PVDF制作所述锂离子电池的正极片。这里的商业硫指现成的硫粉。进一步：将所述液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中具体为：以质量比为8:2:1:1称取商业钛酸锂(LTO)、液态金属纳米粒子、乙炔黑和PVDF制作所述锂离子电池的负极片。这里的商业钛酸锂指现成的钛酸锂粉末。进一步：将所述液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中具体为：以质量比为8:4:1:1称取商业钛酸锂、液态金属纳米粒子、乙炔黑和PVDF制作所述锂离子电池的负极片。进一步：所述锂离子电池以锂片为对电极，以电解质盐和有机溶剂为电解液，以Celgard2400为隔膜；其中，所述有机溶剂为：体积比为1:1:1的EC、DMC和DEC的混合溶液；所述电解质盐为1mol/L的LiPF6。本专利技术的有益效果是：液态金属纳米粒子的加入大大的提高了电池的导电性能，同时液态金属纳米粒子拥有高能量密度，能够作为电极材料添加剂为电池提供额外的容量，是高能密度锂电池的理想材料；液态金属纳米粒子优良的自愈能力使得电池在大倍率充放电的过程中损伤较小，较纯钛酸锂(LTO)电池拥有更加优良的大倍率性能，增加了电池的循环寿命和稳定性。下面通过实施例，进一步阐明本专利技术的突出特点和显著进步，仅在于说明本专利技术而决不限制本专利技术。实施例一、将金属Ga和金属Sn置于300℃的高温下融化，并按照质量比为22：3称取熔融的金属Ga和金属Sn于烧杯中，在氩气氛围下轻度搅拌2h，冷却至室温后制得液态金属合金；称取0.18g液态金属合金，加入0.75mL乙醇溶液，同时加入0.2024g十二硫醇作为一种表面活性剂以形成混合物Ⅰ，对所述混合物Ⅰ进行超声降解，以超声波每作用两分钟休息十分钟为一次，重复进行十五次；之后静置3h，过滤，在50℃下干燥制得液态金属纳米粒子；以质量比为8:2:1:1称取商业硫、液态金属纳米粒子、乙炔黑和PVDF制作正极片，以锂片为对电极，以电解质盐和有机溶剂为电解液，以Celgard2400为隔膜在充满氩气的手套箱中组装成CR2025式的纽扣电池；其中，所述有机溶剂为：体积比为1:1的二甲氧基甲烷和二氧戊环的混合溶液；所述电解质盐为1mol/L的LITFSI和1％LiNO3；制得的电池的EIS图如图4b所示。将组装好的电池放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液态金属纳米粒子的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：将液态金属合金、乙醇溶液和十二硫醇混合形成混合物Ⅰ，对所述混合物Ⅰ进行超声降解；步骤S2：将所述混合物I静置2h‑4h后过滤、干燥，即制得液态金属纳米粒子。

【技术特征摘要】
1.一种液态金属纳米粒子的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：将液态金属合金、乙醇溶液和十二硫醇混合形成混合物Ⅰ，对所述混合物Ⅰ进行超声降解；步骤S2：将所述混合物I静置2h-4h后过滤、干燥，即制得液态金属纳米粒子。2.根据权利要求1所述一种液态金属纳米粒子的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中所述液态金属合金的制备方法为：步骤S11：按质量比为22:3称取熔融的金属Ga和熔融的金属Sn于烧杯中；步骤S12：搅拌所述烧杯中的所述金属Ga和所述金属Sn1.5h-2.5h，待其冷却至室温后，即制得液态金属合金。3.根据权利要求1所述一种液态金属纳米粒子的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中所述超声降解的具体实现为：以超声波每作用两分钟停止十分钟为一次，循环十五次。4.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于：将权利要求1至3中任一所述一种液态金属纳米粒子的制备方法制备的液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中。5.根据权利要求4所述一种锂离子电池的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹元成，程时杰，
申请(专利权)人：武汉新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42