一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂的制备及其应用方法技术

本发明专利技术提供一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂的制备及其应用方法，本方法提供的一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂为一种该含有大量亲锂基团酰胺键的链状聚合物溶液，该种溶液在引发剂溶液和催化剂作用下，基于原子转移自由基反应原理，在铜箔表面修饰上一层“刷子”型的聚合物层，该层聚合物层能帮组金属锂成核的均质化和金属锂偏平化生长，酰胺键的亲锂性有助于锂离子均匀化传质，使锂金属的成核位点均匀分布，防止锂金属枝晶的生成。本发明专利技术改性方法简单可行，成本低，改性效果明显，对抑制锂枝晶的形成有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂的制备及其应用方法
本专利技术涉及一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂的制备及其应用方法，属于新能源材料领域。
技术介绍
锂电池因其较高的充放电容量和较高的充放电倍率，被用于手表、计算器和可移动医疗设备供电电源，锂电池负极材料性能对电池电化学性能产生直接影响，不断提高负极性能对锂电池的作用是非常大的。201810347742.X公开了一种锂电池负极以及一种锂电池，该负极包括相邻的多孔薄膜层和锂电池负极材料层，相对于厚度为100μm的锂电池负极材料层，所述多孔薄膜层的厚度为10-200μm，其中，所述多孔薄膜层的制备方法包括：将多孔材料粉末与粘结剂成型，其中，所述多孔材料粉末的比表面积为10-3000m2/g，孔容为0.01-3cm3/g，具有孔径为1-100nm的纳米孔分布。该专利技术提供的锂电池负极可以有效避免锂枝晶生长，具有较长的循环寿命。另外，该专利技术提供的锂电池负极，无需额外的集流体，避免了附加的集流体重量造成电池质量增大，从而使能量密度下降。201611190965.7公开了一种锂电池负极用沥青和锂电池负极及其制备方法和锂电池。锂电池负极用沥青含有难石墨化组分和易石墨化组分，所述难石墨化组分与所述易石墨化组分的质量比为(20～80)：(80～20)。制备出锂电池负极用沥青可以使制得的锂电池负极兼顾电池的容量和充放电速度。201710953171.X涉及锂电池负极材料、锂电池负极及其制备方法和锂电池，所述锂电池负极材料包括负极活性材料、导电剂和粘结剂；其中，所述负极活性材料包括中间相碳微球，所述中间相碳微球的粒径分布D50为3.6～8.5μm，其振实密度为0.9～1.3g/cm3，其比表面积为1.2～1.7m2/g。该专利技术采用小粒径的中间相碳微球作为负极活性材料，粒径小的中间相碳微球倍率性能更好，在高温条件下循环可以有效的控制负极极化加剧从而实现高温循环的改善。现有技术和专利改善负极的方向一般都是研究如何改善电极材料的性能，集流体也是负极的一个重要组成部分，目前人们研究的非常少。锂电池负极需要改善的问题有很多方面，其中锂晶枝的不可控生长会导致电极体积的扩大、库仑效率低、内部短路甚至更严重的安全隐患，这极大地阻碍了锂金属可充电电池的商业化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂的制备及其应用方法，以克服上述问题。一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂的制备及其应用方法，其特征在于所述的锂电池负极集流体表面改性剂为一种聚合物溶液，应用方法如下：步骤一、引发剂的制备，按照质量份数，将15.3-20.6份的4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚，加入到200-300份的甲苯中，然后控温零下5-20℃，将23.0-28.4份的溴代异丁酰溴溶解到100-150份的甲苯中，并缓慢滴加到反应釜中，搅拌反应30-60min后，升温到室温，反应15-30h，完成反应后蒸干溶剂，加水配置成0.5%-5%的水溶液，即可；步骤二、锂电池负极集流体铜箔表面改性，将清洗干净后的铜箔浸泡于所述的改性剂中，加入改性剂10%-30%的引发剂和0.01%-0.05%的偶氮二异丁腈，混合均匀后，在常温下处理20-30h；完成后取出乙醇冲洗干净，自然晾干后即可得到所述的防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体。所述的引发剂溶液制备完成后密封保存，且在5h内使用。所述的锂电池负极集流体表面改性剂的具体实验方案如下：按照质量份数，将2.4-6.8份的聚乙二醇、0.5-1.8份的三乙胺和30-50份的甲苯中加入到反应釜中，搅拌混合均匀后控温0-10℃，然后将0.2-0.8份的2-溴-3-甲基丁酰溴溶解到10-30份的甲苯中，并滴加到反应釜中，滴加完成后，缓慢升温到20-30℃，保温反应10-40h；完成反应后蒸干溶剂，加入30-60份的N-异丙基丙烯酰胺和300-500份的纯水，在氮气保护下，搅拌混合均匀后加入20-35份的聚合催化剂的溶液，控温10-30℃，反应1-5h，即可得到所述的一种锂电池负极集流体表面改性剂。所述的聚合催化剂的溶液按照以下方法制备：在氮气保护下，按照质量份数，将0.5-5份的葡萄糖和3.2-5.8份的溴化铜溶解到30-50份的纯水中，搅拌混合20-40min，然后加入0.2-0.8份的N-(2-二甲氨基乙基)-N-甲基甲酰胺，控制温度5-15℃，搅拌反应90-120min，即可得到所述的聚合催化剂的溶液。所述的聚合催化剂的溶液使用时不能接触空气。本专利技术提供一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂的制备及其应用方法，本方法提供的一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂为一种该含有大量亲锂基团酰胺键的链状聚合物溶液，该种溶液在引发剂溶液和催化剂作用下，基于原子转移自由基反应原理，在铜箔表面修饰上一层“刷子”型的聚合物层，该层聚合物层能帮组金属锂成核的均质化和金属锂偏平化生长，酰胺键的亲锂性有助于锂离子均匀化传质，使锂金属的成核位点均匀分布，防止锂金属枝晶的生成。本专利技术改性方法简单可行，成本低，改性效果明显，对抑制锂枝晶的形成有重大意义。附图说明图1为直接采用铜箔在作为负极充电后沉积锂的形貌SEM图。图2为经过本专利技术处理的铜箔在作为负极充电后沉积锂的形貌SEM图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的具体实施例中采用钴酸锂为正极材料，10%粘结剂PVDF，20%的导电剂导电炭黑，所制备的铜箔为负极，电解液1M六氟磷锂溶解于EC/DEC1:1的溶剂中，正负极间距1cm。测试在锂二次电池循环测试在定制的容积为1.5cm3的立方体石英容器中进行，然后在20mA/cm2的大电流密度下充电5min。电池测试结束后，将负极金属片用碳酸乙烯酯反复冲洗后，于真空手套箱中干燥24h，将上述负极片样品用扫描电镜，对金属锂的表面形貌进行观测。实施例1一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂的制备及其应用方法，其特征在于所述的锂电池负极集流体表面改性剂为一种聚合物溶液，应用方法如下：步骤一、引发剂的制备，按照质量份数，将15.3g4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚，加入到200g甲苯中，然后控温零下5℃，将23.0g溴代异丁酰溴溶解到100g甲苯中，并缓慢滴加到反应釜中，搅拌反应30min后，升温到室温，反应15h，完成反应后蒸干溶剂，加水配置成0.5%的水溶液，即可；步骤二、锂电池负极集流体铜箔表面改性，将清洗干净后的铜箔浸泡于所述的改性剂中，加入改性剂10%的引发剂和0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂的制备及其应用方法，其特征在于所述的锂电池负极集流体表面改性剂为一种聚合物溶液，应用方法如下：/n步骤一、引发剂的制备，按照质量份数，将15.3-20.6份的4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚，加入到200-300份的甲苯中，然后控温零下5-20℃，将23.0-28.4份的溴代异丁酰溴溶解到100-150份的甲苯中，并缓慢滴加到反应釜中，搅拌反应30-60min后，升温到室温，反应15-30h，完成反应后蒸干溶剂，加水配置成0.5%-5%的水溶液，即可；/n步骤二、锂电池负极集流体铜箔表面改性，将清洗干净后的铜箔浸泡于所述的改性剂中，加入改性剂10%-30%的引发剂和0.01%-0.05%的偶氮二异丁腈，混合均匀后，在常温下处理20-30h；完成后取出乙醇冲洗干净，自然晾干后即可得到所述的防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体。/n

【技术特征摘要】
1.一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂的制备及其应用方法，其特征在于所述的锂电池负极集流体表面改性剂为一种聚合物溶液，应用方法如下：
步骤一、引发剂的制备，按照质量份数，将15.3-20.6份的4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚，加入到200-300份的甲苯中，然后控温零下5-20℃，将23.0-28.4份的溴代异丁酰溴溶解到100-150份的甲苯中，并缓慢滴加到反应釜中，搅拌反应30-60min后，升温到室温，反应15-30h，完成反应后蒸干溶剂，加水配置成0.5%-5%的水溶液，即可；
步骤二、锂电池负极集流体铜箔表面改性，将清洗干净后的铜箔浸泡于所述的改性剂中，加入改性剂10%-30%的引发剂和0.01%-0.05%的偶氮二异丁腈，混合均匀后，在常温下处理20-30h；完成后取出乙醇冲洗干净，自然晾干后即可得到所述的防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体。


2.根据权利要求1所述的一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂的制备及其应用方法，其特征在于：所述的引发剂溶液制备完成后密封保存，且在5h内使用。


3.根据权利要求1所述的一种防止锂枝晶沉积的锂电池负极集流体表面改性剂的制备及其应用方法，其特征在于：所述的锂电池负极集流体表面改性剂的具体实验方案如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：周珍珍，王桂兰，朱润栋，
申请(专利权)人：金华速览技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33