一种基于合金元素修饰隔膜的高比能锂金属电池制造技术

本发明专利技术公开了一种基于合金元素修饰隔膜的高比能锂金属电池，包括步骤一，原料处理；步骤二，全电池正极制备；步骤三，全电池电解质溶液制备；步骤四，全电池负极制备；步骤五，全电池的组装；其中在上述步骤一中，将预先购置的电池隔膜作为隔膜基底装在样品盘上，放在溅射室内并用挡板盖住；该发明专利技术加工简单，通过在隔膜上使用与锂有一定溶解度的二元合金纳米级颗粒，空间控制锂的沉积过程，使锂能够均匀的沉积在隔膜一侧，进而促使锂进行无枝晶生长，从根源上阻止了锂枝晶的自由生长过程，避免了锂枝晶穿透隔膜与正极接触而造成短路的现象，提高了锂电池的循环寿命及库仑效率，同时也防止其产生不可逆的容量衰退。

【技术实现步骤摘要】
一种基于合金元素修饰隔膜的高比能锂金属电池
本专利技术涉及锂金属电池
，具体为一种基于合金元素修饰隔膜的高比能锂金属电池。
技术介绍
随着社会经济的高速发展，新能源电动汽车，便携式电子设备以及其他的电子器件越来越受到人们的青睐，这也就造成了能源的大量消耗；因此近年来对于能源电池的研究成为了当前的研究热点；根据近年来的研究数据显示，当前以石墨为负极的锂离子电池已经十分接近其理论容量，难有较大提升；若用锂金属替换石墨作为负极材料，其负极比容量将有十余倍的提升；然而高容量锂金属负极的广泛投入使用仍然存在一些问题；其中，锂的树枝状生长是关键问题之一，即锂金属负极在锂的沉积/脱出过程中会形成不规则的锂树枝晶，这种树枝状生长模式会导致几个重要问题：锂枝晶长到一定程度会刺破隔膜引起电池短路，存在严重的安全隐患；同时，随着锂金属的不断沉积，负极材料表面的固体电解质界面膜会重复破裂再形成，不断消耗活性锂，降低其库伦效率；目前，主要有四种比较有研究前景的策略来处理锂金属枝晶的生长问题：锂金属负极固态电解质界面的优化处理；固体电解质溶液的利用；三维锂金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于合金元素修饰隔膜的高比能锂金属电池，包括步骤一，原料处理；步骤二，全电池正极制备；步骤三，全电池电解质溶液制备；步骤四，全电池负极制备；步骤五，全电池的组装；其特征在于：/n其中在上述步骤一中，原料处理包括以下步骤：/n1)将预先购置的电池隔膜作为隔膜基底装在样品盘上，放在溅射室内并用挡板盖住；/n2)根据所预先确定好的沉积元素选择对应的靶材，用丙酮清洗靶材后进行烘干，预溅射5min以去除靶材表面氧化物及其他杂质，以保证后续溅射过程中，沉积在隔膜上的物质是纯净无杂质的，靶材的纯度≥99.99％；/n3)打开样品盘的挡板，开始溅射锂及与锂有一定固溶度的元素，直流磁控溅射的工艺参数为：...

【技术特征摘要】
1.一种基于合金元素修饰隔膜的高比能锂金属电池，包括步骤一，原料处理；步骤二，全电池正极制备；步骤三，全电池电解质溶液制备；步骤四，全电池负极制备；步骤五，全电池的组装；其特征在于：
其中在上述步骤一中，原料处理包括以下步骤：
1)将预先购置的电池隔膜作为隔膜基底装在样品盘上，放在溅射室内并用挡板盖住；
2)根据所预先确定好的沉积元素选择对应的靶材，用丙酮清洗靶材后进行烘干，预溅射5min以去除靶材表面氧化物及其他杂质，以保证后续溅射过程中，沉积在隔膜上的物质是纯净无杂质的，靶材的纯度≥99.99％；
3)打开样品盘的挡板，开始溅射锂及与锂有一定固溶度的元素，直流磁控溅射的工艺参数为：本底真空度(0.1-9.9)×10-5Pa，工作气压为0.25-0.35Pa，靶极距为8-12cm，溅射功率70-90W，溅射温度20-30℃，溅射时间为1-10min；
4)在电池隔膜基底上进行共溅射同时沉积两种元素，分别是锂及与锂有一定固溶度的元素的纳米级颗粒，制备出改性后的电池隔膜；
其中在上述步骤二中，全电池正极制备包括以下步骤：
1)将重量比为8∶1∶1的NCM811，Super-P和聚偏氟乙烯分散在N-甲基吡咯烷酮中，形成混合物；
2)将混合物球磨以达到充分混合的目的，形成混合物浆料，即为NCM811浆料；
3)将NCM811浆料滴在Al箔上，然后铺平NCM811浆料，将附着有NCM811浆料的Al箔放到100℃的真空干燥箱干燥12h即可得到电池的正极；
其中在上述步骤三中，全电池电解质溶液制备包括以下步骤：
1)人工准备等...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋忠孝，王旭阳，刘洋洋，熊仕昭，于广泳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61