Cu制造技术

Cu

【技术实现步骤摘要】
Cu3Pt铜网-锂金属电极及其制法及锂电池制法
本专利技术属于锂离子电池
，特别涉及Cu3Pt铜网-锂金属电极及其制法及锂电池制法。
技术介绍
锂离子电池(LIBs)是最先进的储能技术，适用于便携式设备、储能系统和电动汽车。然而，锂离子(Li+)化学的固有局限性使得锂离子电池不能满足快速增长的超高能量密度可充电电池的需求。金属锂作为负极被认为是目前低能量密度的瓶颈的突破和被认为是理想的负极材料由于其极高的理论比容量(3860mAhg-1)和较低的电化学势(-3.040V与标准氢电极)。然而，锂金属负极在反复充放电过程中不受控制的枝晶形成严重阻碍了锂金属负极的实际应用。这种枝晶可以穿透固体电解质界面(SEI)层，使新的锂金属表面暴露于电解质中，从而导致金属锂的不可逆消耗。同时，SEI膜不受控制的枝晶形成将导致电失活的“死锂”的产生，导致容量损失。最终，不断生长的枝晶将最终穿透隔膜，导致短路，导致潜在的热扩散和爆炸。因此,相当多的研究工作一直致力于解决此问题,如引入电解液添加剂，设计人工SEI，构建物理防护层，应用固态电解质。在所有这些努力中，目前主流是利用改性集流体可以调节Li的电化学沉积行为，从而从根本上抑制Li枝晶的生长。设计先进的改性集流体策略包括:用三维多孔框架代替二维集流体；用亲锂材料改性集流体等。然而，大多数三维多孔结构，特别是金属和非石墨碳三维多孔结构，由于其亲锂性较差，仍然存在着不均匀的Li成核和不利的锂枝晶生长。石墨烯基的亲锂材料为锂离子集流体提供了亲锂特性，降低了锂离子成核的过电位，延缓了锂离子不均匀成核，抑制了锂离子枝晶的形成。然而，这种石墨烯基的亲锂材料的引入方法既复杂又耗时，不适合大规模生产。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供了Cu3Pt铜网-锂金属电极及其制法及锂电池制法，具体技术方案如下：Cu3Pt铜网-锂金属电极，所述电极为三维多孔框架结构，所述电极包括Cu3Pt铜网和锂金属箔；所述锂金属箔完全嵌入于所述Cu3Pt铜网内；所述Cu3Pt铜网包括Cu基集流体和Cu3Pt涂层，所述Cu基集流体的外表面均匀包裹有所述Cu3Pt涂层；Cu3Pt铜网具有超粗糙表面。进一步的，所述Cu3Pt铜网为圆形，所述Cu3Pt铜网的直径为12mm、厚度为0.2-0.7mm。进一步的，所述锂金属箔为圆形，所述锂金属箔的直径为12mm。Cu3Pt铜网-锂金属电极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1、合成氯铂酸混合溶液：将0.45-0.75质量份氯铂酸、4.5-7.5质量份蒸馏水加入到容器中，搅拌均匀，得到氯铂酸混合液；S2、合成Cu3Pt铜网：将纯化后的网状Cu基集流体放入S1中的所述氯铂酸混合液内，浸泡一段时间后，捞出所述Cu基集流体并真空干燥，最终得到Cu3Pt铜网，Cu3Pt铜网没有出现裸露的Cu表面。S3、制备电极：将所述锂金属箔、所述Cu3Pt铜网裁切为指定形状；将裁切后的所述Cu3Pt铜网置于所述锂金属箔上，用压力机压紧Cu3Pt铜网，直到所述锂金属箔完全嵌入于所述Cu3Pt铜网内；得到三维多孔的Cu3Pt铜网-锂金属电极。进一步的，在S3中，所述将所述锂金属箔、所述Cu3Pt铜网裁切为指定形状具体的为：将锂金属箔裁切为圆形，直径为12mm、厚度为0.2-0.7mm；将Cu3Pt铜网裁切为圆形，直径为12mm。进一步的，在S2中，浸泡时间为2-10分钟。基于Cu3Pt铜网-锂金属电极的锂电池制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1、将Cu3Pt铜网-锂金属电极、负极壳、正极、正极壳、隔膜、电解液、不锈钢弹簧片以及不锈钢垫片均置于充满氩气的手套箱内；S2、将所述正极安装在所述正极壳上，然后在所述正极的侧部依次安装所述隔膜、Cu3Pt铜网-锂金属电极、不锈钢垫片、不锈钢弹簧片以及负极壳；S3、将所述电解液滴在所述隔膜上，使得所述隔膜充分浸润。进一步的，所述Cu3Pt铜网-锂金属电极的制备方法为：合成氯铂酸混合溶液：将0.45-0.75质量份氯铂酸、4.5-7.5质量份蒸馏水加入到容器中，搅拌均匀，得到氯铂酸混合液；合成Cu3Pt铜网：将纯化后的网状Cu基集流体放入S1中的所述氯铂酸混合液内，浸泡一段时间后，捞出所述Cu基集流体并真空干燥，最终得到Cu3Pt铜网；制备电极：将所述锂金属箔、所述Cu3Pt铜网裁切为指定形状；将锂金属箔裁切为圆形，直径为12mm、厚度为0.2-0.7mm；将Cu3Pt铜网裁切为圆形，直径为12mm；用压力机压紧Cu3Pt铜网，直到所述锂金属箔完全嵌入于所述Cu3Pt铜网内；得到三维多孔的Cu3Pt铜网-锂金属电极。进一步的，在S3中，所述电解液的为1,3-二氧戊环(DOL)/乙二醇二甲醚(DME)基二(三氟甲基磺酸)亚胺锂(LiTFSI)电解液，2％的硝酸锂作为添加剂。进一步的，所述隔膜为PP隔膜或玻璃纤维隔膜。本专利技术的有益效果是：通过电镀置换反应，可快速和简单的在铜网外壁包裹一层Cu3Pt合金，从而使得Cu3Pt铜网具有超粗糙的表面，因此具有相当大的表面积；与单独的铜网相比，粗糙表面使Cu3Pt铜网具有更加均匀的电场和离子流分布，而较大的表面积进一步降低了局部电流密度；此外，Cu3Pt中的Pt原子可以与Li结合(即Cu3Pt中的Pt原子可以被锂化)，与Li具有很高的亲和力。因此，Cu3Pt-铜网降低了Li金属的成核过电位。附图说明图1示出了本专利技术的Cu3Pt铜网-锂金属电极制备流程示意图；图2示出了本专利技术的Cu3Pt铜网扫描电镜测试示意图；图3示出了本专利技术的Cu3Pt铜网-锂金属电极锂电池在电流密度为0.5mAcm-2，容量为0.5mAhcm-2的情况下的循环充放电测试图；图4示出了本专利技术的Cu3Pt铜网-锂金属电极锂电池电流密度为10mAcm-2、容量为10mAhcm-2的情况下进行循环充放电测试图；图5示出了本专利技术的Cu3Pt铜网-锂金属电极锂电池在对称电池中进行循环充放电测试图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。Cu3Pt铜网-锂金属电极，所述电极为三维多孔框架结构，三维多孔框架相对较大的表面积可以降低局部电流密度，框架上众多的突起都可以作为电荷中心和成核点；可以提供更均匀的电场分布，调节锂在集流体上的电化学电镀和剥离行为；同时，多孔结构为锂沉积提供了调节作用，缓解了Li沉积/剥离引起的体积膨胀/收缩，保护SEI层不发生断裂，从而抑制了枝晶生长；所述电极包括Cu3Pt铜网和锂金属箔；所述锂金属箔完全嵌入于所述Cu3Pt铜网内；所述Cu3Pt铜网包括Cu基集流体和Cu3Pt涂层，所述Cu基集流体的外表面均匀包裹有所述Cu3Pt涂层；Cu3Pt铜网具有超粗糙的表面，表面粗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Cu

【技术特征摘要】
1.Cu3Pt铜网-锂金属电极，其特征在于：所述电极为三维多孔框架结构，所述电极包括Cu3Pt铜网和锂金属箔；所述锂金属箔完全嵌入于所述Cu3Pt铜网内；所述Cu3Pt铜网包括Cu基集流体和Cu3Pt涂层，所述Cu基集流体的外表面均匀包裹有所述Cu3Pt涂层；Cu3Pt铜网具有超粗糙表面。


2.根据权利要求1所述的Cu3Pt铜网-锂金属电极，其特征在于：所述Cu3Pt铜网为圆形，所述Cu3Pt铜网的直径为12mm、厚度为0.2-0.7mm。


3.根据权利要求1或2所述的Cu3Pt铜网-锂金属电极，其特征在于：所述锂金属箔为圆形，所述锂金属箔的直径为12mm。


4.Cu3Pt铜网-锂金属电极的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
S1、合成氯铂酸混合溶液：将0.45-0.75质量份氯铂酸、4.5-7.5质量份蒸馏水加入到容器中，搅拌均匀，得到氯铂酸混合液；
S2、合成Cu3Pt铜网：将纯化后的网状Cu基集流体放入S1中的所述氯铂酸混合液内，浸泡一段时间后，捞出所述Cu基集流体并真空干燥，最终得到Cu3Pt铜网，Cu3Pt铜网没有出现裸露的Cu表面。
S3、制备电极：将所述锂金属箔、所述Cu3Pt铜网裁切为指定形状；将裁切后的所述Cu3Pt铜网置于所述锂金属箔上，用压力机压紧Cu3Pt铜网，直到所述锂金属箔完全嵌入于所述Cu3Pt铜网内；得到三维多孔的Cu3Pt铜网-锂金属电极。


5.根据权利要求4所述的Cu3Pt铜网-锂金属电极的制备方法，其特征在于：在S3中，所述将所述锂金属箔、所述Cu3Pt铜网裁切为指定形状具体的为：将锂金属箔裁切为圆形，直径为12mm、厚度为0.2-0.7mm；将Cu3Pt铜网裁切为圆形，直径为12mm。


6.根据权利要求4所述的Cu3Pt铜网...

【专利技术属性】
技术研发人员：张久俊，王健宜，颜蔚，董捷，李昌辉，
申请(专利权)人：安徽理士新能源发展有限公司，上海大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34