一种低阻锂离子电池负极薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种低阻锂离子电池负极薄膜的制备方法，包括如下步骤：将锂盐、硝酸银、钛有机化合物溶于溶剂中得到Li4Ti5O

【技术实现步骤摘要】
一种低阻锂离子电池负极薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种低阻锂离子电池负极薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]薄膜锂离子电池由于在智能卡、CMOS基集成电路、微设备等方面具有广泛的应用前景，受到各国学者的广泛关注，成为锂离子电池的研究热点。目前，阻碍薄膜锂离子电池应用的关键问题是薄膜电池内阻大，而薄膜电池内阻大的一个关键原因，是正负极薄膜的电阻率高。
[0003]Li4Ti5O
12
在充放电过程中，锂离子的嵌入和脱出对材料结构几乎没有影响，被称为零应变材料，是一种理想的嵌入型电极。Li4Ti5O
12
作为锂离子电池负极材料，嵌脱锂电位为1.55V，能与LiMn2O4、LiCoO2等4V级正极材料组成工作电压为2.4V的锂离子电池，是一种性能优良的锂离子电池负极材料。
[0004]但Li4Ti5O
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的电子电导率低，Li4Ti5O
12
作为常规锂离子电池负极材料使用时，需要在Li4Ti5O
12
中加入了炭黑以提高材料的电子电导率。但制作薄膜电池时，由于薄膜是一次性制备，无法采用向负极薄膜中加入炭黑导电剂的常规锂离子电池制作工艺，导致电极薄膜的电阻较大。因此，实有必要提供一种低阻锂离子电池负极薄膜及其制备方法以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种低阻锂离子电池负极薄膜及其制备方法，制得的低阻锂离子电池负极薄膜电阻较小。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]一种低阻锂离子电池负极薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0008]将锂盐、硝酸银、钛有机化合物溶于溶剂中得到Li4Ti5O
12
/Ag前驱体溶液，其中，所述Li4Ti5O
12
/Ag前驱体溶液中锂元素与钛元素物质的量之比为(4
‑
4.2):5；
[0009]通过喷雾热解或旋转镀膜法将所述Li4Ti5O
12
/Ag前驱体溶液沉积在基片上，将所述基片置于650
‑
750℃温度下热处理5
‑
30分钟，得到薄膜基体，所述薄膜基体中银元素的含量为0.5％
‑
5％；
[0010]将所述薄膜基体置于0.01
‑
0.015mol/L硝酸银溶液中电镀沉积3
‑
8μm银镀层，得到低阻锂离子电池负极薄膜。
[0011]优选的，所述溶剂为乙醇或乙二醇甲醚。
[0012]优选的，所述锂盐为醋酸锂或硝酸锂。
[0013]优选的，所述钛有机化合物为钛酸酯。
[0014]优选的，所述钛有机化合物为钛酸四丁酯或钛酸异丙酯。
[0015]优选的，所述含磷化合物为磷酸二氢铵、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯或
磷酸三丁酯。
[0016]优选的，所述基片为硅片、镀铂硅片或锂离子固体电解质Li
1.3
Al
0.3
Ti
1.7
(PO4)3烧结片。
[0017]本专利技术还提供一种低阻锂离子电池负极薄膜，采用上述的制备方法制备而成。
[0018]与相关技术相比，本专利技术提供的低阻锂离子电池负极薄膜的制备方法中，在Li4Ti5O
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薄膜中分散少量银，银是优良的电子导体，且制备容易，能显著提升Li4Ti5O
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薄膜的电子电导率，提升Li4Ti5O
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薄膜的电化学性能。
【具体实施方式】
[0019]为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例中的技术方案，并使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。
[0020]一种低阻锂离子电池负极薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0021]将锂盐、硝酸银、钛有机化合物溶于溶剂中得到Li4Ti5O
12
/Ag前驱体溶液，其中，所述Li4Ti5O
12
/Ag前驱体溶液中锂元素与钛元素物质的量之比为(4
‑
4.2):5；
[0022]通过喷雾热解或旋转镀膜法将所述Li4Ti5O
12
/Ag前驱体溶液沉积在基片上，将所述基片置于650
‑
750℃温度下热处理5
‑
30分钟，得到薄膜基体，所述薄膜基体中银元素的含量为0.5％
‑
5％；
[0023]将所述薄膜基体置于硝酸银溶液中电镀沉积3
‑
8μm银镀层，得到低阻锂离子电池负极薄膜。
[0024]锂元素与钛元素可反应生成Li4Ti5O
12
，Li4Ti5O
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作为锂离子电池负极材料，能与LiMn2O4、LiCoO2等4V级正极材料组成工作电压为2.4V的锂离子电池。Li4Ti5O
12
在充放电过程中锂离子的嵌入和脱出对材料结构几乎没有影响，被称为零应变材料，是固态薄膜锂离子电池理想的负极材料。在高温条件下，由于硝酸银不能进入Li4Ti5O
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晶体，硝酸银高温加热时就分解成单质银附着在所述材料基体表面，银是良好的电子导体，使得制备的低阻锂离子电池负极薄膜可同时提高Li4Ti5O
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薄膜的离子和电子电导率，降低Li4Ti5O
12
薄膜电阻。
[0025]在硝酸银分解产生银的过程中，由于二氧化氮及氧气的逸动，会产生作用力，带动银粒子发生一定的位置偏移，从而使银层的分布不均，并且由于气体的产生，也会造成银层与薄膜基体的结合力强度不同。因此将所述薄膜基体置于硝酸银溶液中进行电镀，一方面可以增加银层的厚度，另一方面可以解除电镀的方式增加银层与薄膜基体之间的结合力，同时可以改善银层分布不均的问题。
[0026]优选的，所述溶剂为乙醇或乙二醇甲醚；所述锂盐为醋酸锂或硝酸锂；所述钛有机化合物为钛酸酯，具体为钛酸四丁酯或钛酸异丙酯；所述含磷化合物为磷酸二氢铵、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯或磷酸三丁酯；所述基片为硅片、镀铂硅片或锂离子固体电解质Li
1.3
Al
0.3
Ti
1.7
(PO4)3烧结片。
[0027]本专利技术还提供一种低阻锂离子电池负极薄膜，采用上述的制备方法制备而成。
[0028]实施例1
[0029]将0.84摩尔醋酸锂、1.48克硝酸银溶于600毫升乙醇中，全部溶解后，滴加4毫升浓硝酸和20毫升乙酰丙酮，在不断搅拌下加入1.0摩尔钛酸四丁酯，得到Li4Ti5O
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/Ag前驱体溶液。采用喷雾热解法将Li4Ti5O
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/Ag前驱体溶液热解沉淀在硅基片上，沉积厚度达4微米
时，将沉积薄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低阻锂离子电池负极薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将锂盐、硝酸银、钛有机化合物溶于溶剂中得到Li4Ti5O
12
/Ag前驱体溶液，其中，所述Li4Ti5O
12
/Ag前驱体溶液中锂元素与钛元素物质的量之比为(4
‑
4.2):5；通过喷雾热解或旋转镀膜法将所述Li4Ti5O
12
/Ag前驱体溶液沉积在基片上，将所述基片置于650
‑
750℃温度下热处理5
‑
30分钟，得到Li4Ti5O
12
/Ag薄膜基体，所述薄膜基体中银元素的含量为0.5％
‑
5％；将所述薄膜基体置于0.01
‑
0.015mol/L硝酸银溶液中电镀沉积3
‑
8μm银镀层，得到低阻锂离子电池负极薄膜。2.根据权利要求1所述的低阻锂离子电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙芮涞，吴显明，陈上，吴贤文，石青峰，
申请(专利权)人：吉首大学，
类型：发明
国别省市：