一种Cu制造技术

本发明专利技术提供一种Cu

A kind of Cu

【技术实现步骤摘要】
一种Cu3P-CuO复合柔性锂离子电池负极材料的制备方法
本专利技术涉及一种具有柔韧性的复合锂离子电池负极材料，特别涉及一种Cu3P-CuO复合柔性锂离子电池负极材料的制备方法，属于电化学电源领域。
技术介绍
能源是支撑整个人类文明的物质基础。随着社会经济的高速发展，人们对能源的依存度不断地提高。目前，传统的化石能源如煤、石油、天然气等被大量的开发使用，大气污染、温室气体的排放等问题日益突出，直接影响了人们的生活。伴随着日益严重的能源危机和环境污染，改变现有不合理的能源结构是人类可持续发展所面临的首要问题。因此，寻找可再生的清洁环保替代能源迫在眉睫。目前开发利用的风能、水能、太阳能等可再生清洁能源具有随机性和间歇性，因此发展高性能储能设备又是一个新的挑战。锂离子电池作为一种高性能的储能设备，因其所具有的高比容量、高循环性能、环境友好、无记忆效应等优点，在目前储能市场占据了主导地位，已广泛地运用于便携式电子设备及动力汽车中。目前商业化的锂离子电池负极材料主要为石墨类碳材料，其较低的理论容量及可能存在的锂枝晶析出的安全隐患是制约其发展的关键，开发新型锂离子电池负极材料尤为迫切。磷化铜作为一种有前途的阳极材料，因其具有较为安全的充、放电电压平台和更高的体积比容量，是一种较为理想的锂离子电池负极材料。Cu3P的电子传导性差以及在循环过程中的体积效应导致其表现出较差的电化学性能。因此，人们的研究主要集中在增强Cu3P材料的导电性和如何改善材料的循环性能。基于以上背景，本专利技术通过以次亚磷酸钠作为磷源，预氧化的铜箔作为铜源，通过低温气固反应并控制磷化量，首次制备出具有一定柔韧性的Cu3P-CuO柔性电极材料，以其作为锂离子电池负极材料，显示出较好的电化学性能和循环稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于以次亚磷酸钠和铜箔为原料，通过预氧化和低温气固反应并控制磷化过程，成功制备Cu3P-CuO柔性电极材料，作为锂离子电池负极。其原理是利用预氧化过程在铜箔表面得到部分氧化铜，然后通过次亚磷酸钠分解出的PH3气体直接还原氧化铜生成Cu3P，通过用泡沫铜覆盖在铜箔上面避免了氧化铜的完全磷化，保留的铜基体使其具有一定的柔韧性，得到的Cu3P和CuO均匀复合生长在铜箔的表面并具有一定的稳定性，且铜箔作为集流体和基体增强了材料的导电性能，控制了材料的体积效应，使得Cu3P-CuO柔性电极材料作为锂离子电池负极材料显示了较好的电化学性能。本专利技术的制备方法具体为：将铜箔剪成一定的小块，置于马弗炉100℃~300℃预氧化处理15min~1h（作为优选方案，所述的预氧化温度为100℃，预氧化处理时间为15min），称取一定量的次亚磷酸钠并平铺置于陶瓷料舟底部，将预氧化的铜箔于陶瓷料舟正上方（所述的次亚磷酸钠的添加量为铜箔质量的10~50倍），并用泡沫铜覆盖，将陶瓷料舟置于管式炉，在氩气或氮气的惰性气氛的保护下，升温速度为1~5℃/min，烧结温度为250~350℃，保温时间为15min~5h（作为优选条件，本专利技术在烧结过程中，升温速率为3℃/min，烧结温度为300℃，保温时间为30min），自然冷却后得到Cu3P-CuO柔性电极材料，本专利技术首次制备出具有一定柔韧性的Cu3P-CuO柔性电极材料作为锂离子电池负极。根据上述内容，本专利技术还提供一种Cu3P-CuO复合柔性锂离子电池负极材料的制备方法，配置一定浓度的柠檬酸溶液（柠檬酸溶液的浓度范围为1~10g/L），将剪成一定小块的泡沫铜用柠檬酸溶液处理10~30min并吹干，然后置于马弗炉100℃~300℃预氧化处理15min~1h，称取一定量的次亚磷酸钠并平铺置于陶瓷料舟底部，将预氧化的泡沫铜于陶瓷料舟正上方，将陶瓷料舟置于管式炉，在惰性作为保护气的条件下，升温速度为1~5℃/min，烧结温度为300~400℃，保温时间为15min~5h，自然冷却后得到Cu3P-CuO/C复合电极材料（作为优选方案，所述的惰性气氛为氮气或氩气，以升温速度为3℃/min，烧结温度为350℃，保温时间为1h），本专利技术首次制备出Cu3P-CuO/C复合电极材料作为锂离子电池负极。本专利技术所涉及一种Cu3P-CuO柔性电极材料及制备方法，具有以下几个显著的特点：（1）合成方法简单新颖，易于操作，成本低廉；（2）所得样品导电性好、结晶性能好，样品纯度高；（3）电化学性能测试显示其具有明显的充、放电平台和较好的循环稳定性。附图说明图1实施例1所制备样品的XRD图。图2实施例1所制备样品的SEM图。图3实施例1所制备样品的循环伏安曲线图。图4实施例1所制备样品的（a）首次充、放电曲线图和（b）循环性能图。图5实施例2所制备样品的（a）首次充、放电曲线图和（b）循环性能图。图6实施例3所制备样品的（a）首次充、放电曲线图和（b）循环性能图。图7实施例4所制备样品的SEM图。图8实施例4所制备样品的循环伏安曲线图。图9实施例4所制备样品的（a）首次充、放电曲线图和（b）循环性能图。图10实施例5所制备样品的（a）首次充、放电曲线图和（b）循环性能图。图11实施例6所制备样品的（a）首次充、放电曲线图和（b）循环性能图。具体实施方式实施例1将铜箔剪成1×4cm的小块，置于马弗炉100℃预氧化处理15min，称取0.4g的次亚磷酸钠并平铺置于陶瓷料舟底部，将预氧化的铜箔于陶瓷料舟正上方，并用泡沫铜覆盖，将陶瓷料舟置于管式炉，在氩气作为保护气的条件下，升温速度为3℃/min，烧结温度为300℃，保温时间为30min，自然冷却后得到Cu3P-CuO柔性电极材料。对样品进行了XRD分析，由图1可以看出，三个位于44.4°、51.7°和76.4°的衍射峰对应于Cu(JCPDS，no.04-0836)的衍射峰，位于36.0°、39.0°、41.6°、45.1°和46.1°的衍射峰对应于Cu3P(JCPDS，no.65-3628)的衍射峰。由于氧化铜为无定形太，未有明显的衍射峰。对样品进行了SEM表征，由图2可以看出，所制备材料的颗粒均匀分布，颗粒尺寸为50~100nm左右，成功生长在铜箔表面。将实施例所得的材料按如下方法制成电池：将制得的样品裁剪成0.5×0.5cm的小片，在120℃下真空干燥12h。以金属锂片为对电极，高分子聚合物膜（PE-PP-PE）为隔膜，溶解有LiPF6（1mmol/L）的EC+DEC(体积比为1：1)溶液为电解液，在氩气保护的手套箱中组装成CR2025型电池。电池组装完后静置8h，用CHI600电化学工作站对电池进行循环伏安测试，扫描速度为0.01mV/s，图3为所制备的Cu3P-CuO柔性电极材料的首次循环伏安曲线，2.28V、1.9V、1.46V和1.2V左右的还原峰与1.9V和2.4V的氧化峰对应于CuO的还原与氧化过程，0.8V和0.65V的还原峰与0.8V、1.1V、1.2V和1.28V的氧化峰对应于Cu3P的还原与氧化过程，表明成功制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Cu

【技术特征摘要】
1.一种Cu3P-CuO复合柔性锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述材料的制备工艺如下：
（1）将铜箔置于马弗炉100℃~300℃预氧化处理15min~1h；
（2）称取次亚磷酸钠并平铺置于陶瓷料舟底部，将步骤（1）处理的铜箔置于陶瓷料舟正上方，并用泡沫铜覆盖；
（3）将步骤（2）的陶瓷料舟置于管式炉，在惰性气氛的条件下，升温速度为1~5℃/min，烧结温度为250~350℃，保温时间为15min~5h，自然冷却后得到Cu3P-CuO柔性电极材料。


2.根据权利要求1所述的Cu3P-CuO复合柔性锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，铜箔块置于马弗炉预氧化处理的铜箔长度为2~4cm，宽度为0.5~2cm；处理温度为100℃，处理时间为15min。


3.根据权利要求1所述的Cu3P-CuO复合柔性锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，陶瓷料舟底部的次亚磷酸钠质量为铜箔质量的10~50倍，位于陶瓷正上方的铜箔用泡沫铜覆盖。


4.根据权利要求1所述的Cu3P-CuO复合柔性锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦成中，
申请(专利权)人：重庆佳宝成能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50