本发明专利技术公开了一种锂离子电池用铝基负极极片，其是将铝基金属材料熔融重铸，得到铝基金属铸锭；然后将所得铝基金属铸锭进行冷轧制处理，轧成铝基金属箔；再将所得铝基金属箔进行热处理，得锂离子电池用铝基负极材料。根据本申请实施例所公开的铝基金属箔的制备方法，先熔融重铸再进行冷轧制及热处理过后将其作为锂离子二次电池电极的负极材料，可以发现其容量得到大大的提升，具有较高的体积比能量。对轧制后的铝基金属箔进行适当热处理后，其组织结构在锂化过程中有利于缓解电极材料的体积膨胀，维持电极结构的稳定性。这样的铝基负极箔用于锂离子二次电池的负极材料，可以发现其不仅容量得到了提升，且循环性能也得到保障。障。障。
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用铝基负极极片及锂离子二次电池
[0001]本专利技术涉及锂离子电池电极材料领域，具体涉及一种锂离子电池用铝基负极极片及锂离子二次电池。
技术介绍
[0002]由于全球变暖、环境污染以及化石燃料的枯竭，人类迫切需要应对环境和能源问题。随着科技的发展，锂电池凭借高电压、高能量密度、良好的循环性能、低自放电等突出优势在人们生活中的应用越来越广泛。目前，锂离子电池的研究主要集中在正极材料、负极材料、电解质和隔膜等几个方面，其中负极材料被认为是提高电池性能的关键部分，在一定程度上决定了锂离子二次电池的容量和循环性能。虽然锂离子电池最初实现产业化时用碳材料取代锂金属的方法较为成功，并且锂离子负极材料经历了从焦炭发展到石墨化，继而发展到天然石墨的改进，但是碳材料还是存在着许多自身无法解决的缺点，所以寻找替代材料尤为必要。
[0003]单从能量密度的角度看，金属锂具有最高的比容量的特点，是锂离子电池负极材料的最佳选择。但是，锂金属的化学性质极其活泼，极易引发一系列的安全问题,如起火、爆炸等，所以至今商业上还没有用纯锂金属做负极材料的。相比之下，铝基负极具有高质量/体积比容量、高电子电导率及良好的塑性加工性等优点，有望在开发低成本、更高比能量锂离子电池领域实现突破。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种锂离子电池用铝基负极极片，以解决当前技术中锂离子电池负极材料能量密度较低的问题。同时，本专利技术的另一目的是提供一种采用铝基负极极片的锂离子二次电池，以实现使锂离子电池具备更低成本、更高能量比的目的。
[0005]本专利技术的目的之一通过以下技术方案实现：
[0006]本申请实施例的锂离子电池用铝基负极极片，是将铝基金属材料熔融重铸，得到铝基金属铸锭；然后将所得铝基金属铸锭进行轧制处理，轧成铝基金属箔；再将所得铝基金属箔进行热处理，得锂离子电池用铝基负极材料。
[0007]本申请一种实施例的锂离子电池用铝基负极极片，所述铝基金属材料为纯铝或铝基合金；所述铝基合金为添加有共晶成分和/或掺杂成分的纯铝，所述铝基合金中铝含量≥10％。
[0008]本申请一种实施例的锂离子电池用铝基负极极片，所述铝基合金中添加有共晶成分，所述共晶成分包括但不限于Bi、Sn、In、Si、Zn。
[0009]本申请一种实施例的锂离子电池用铝基负极极片，所述铝基合金中添加有掺杂成分，所述掺杂成分包括但不限于Li、Cu、Mn、Fe、Mg、Ti、Cr、Ag、Ni、Sb、C、Nb。
[0010]本申请一种实施例的锂离子电池用铝基负极极片，熔融重铸过程中熔融保温时间不少于30min。
[0011]本申请一种实施例的锂离子电池用铝基负极极片，轧制处理过程中环境相对湿度要求不高于15％。
[0012]本申请一种实施例的锂离子电池用铝基负极极片，所述铝基金属箔厚度为5μm～300μm。
[0013]本申请一种实施例的锂离子电池用铝基负极极片，所述热处理是在50～550℃条件下保温10min
‑
5h。
[0014]本专利技术的目的之二通过以下技术方案的实施实现：
[0015]本申请一种实施例的锂离子二次电池，其负极电极极片为铝基负极极片，其是将铝基金属材料熔融重铸，得到铝基金属铸锭；然后将所得铝基金属铸锭进行轧制处理，轧成铝基金属箔；再将所得铝基金属箔进行热处理，得锂离子电池用铝基负极极片。
[0016]根据本申请实施例所公开的铝基金属箔的制备方法，先熔融重铸再进行轧制及热处理过后将其作为锂离子二次电池电极的负极极片，可以发现其容量得到大大的提升，具有较高的体积比能量。
[0017]另外我们发现，对轧制变形后的铝基金属箔进行适当热处理，可以使其晶粒不断细化，晶界(相界)密度增加。这样的组织结构在锂化过程中有利于缓解电极材料的体积膨胀，维持电极结构的稳定性。这样的铝基负极箔用作锂离子二次电池的负极极片材料，可以发现其不仅容量得到了提升，且循环性能也得到保障。
[0018]此外，由于轧制时的环境的相对湿度低于15％，所以制备得到的铝基金属箔杂质少，质量优异。
[0019]综上，本专利技术的工艺通过对轧制后的铝基金属箔进行适当热处理后，其组织结构在锂化过程中有利于缓解电极材料的体积膨胀，维持电极结构的稳定性。这样的铝基负极箔用于锂离子二次电池的负极材料，可以发现其不仅容量得到了提升，且循环性能也得到保障。用铝基金属箔做锂离子二次电池的负极极片，省去了传统粉体负极材料繁琐的制浆、涂覆、烘干过程。同时，由于铝基金属箔优异的导电性能和力学性能，因此可以直接用作自支撑电极，无需粘结剂和导电剂，大大减少了制备工艺的成本。
[0020]因此，采用本公开实施例所提供的铝基金属箔做负极的锂离子电池循环稳定性优异，制备方法简单，所需工业技术和设备成熟，易于推广。
[0021]本专利技术其它的技术效果通过具体实施例进一步体现。
附图说明
[0022]图1是对比例1仅采用轧制制备的纯铝箔的锂离子半电池的循环稳定性测试结果图。
[0023]图2是实施例1采用轧制+热处理制备的纯铝箔的锂离子半电池的循环稳定性测试结果。
[0024]图3是图1与图2对比结果。
[0025]图4是对比例1与实施例1的半电池恒电流充放电曲线对比图。
[0026]图5是实施例2中使用铝锂合金箔的锂离子半电池的恒电流充放电曲线。
[0027]图6是实施例3中使用铝硅合金箔的锂离子半电池的恒电流充放电曲线。
[0028]图7是实施例4中使用铝硅合金箔的锂离子全电池的循环结果图。
[0029]图8是实施例1纯铝箔的表面形貌结构扫描电镜照片。
[0030]图9是实施例3铝硅合金箔的表面形貌结构光学显微镜照片。
具体实施方式
[0031]为了使实现本专利技术的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本专利技术作具体阐述。
[0032]本专利技术提供了一种可作为锂离子二次电池负极极片的铝基金属箔，这种金属箔是按照特定工艺制备得到，具体包括：
[0033]步骤1：准备铝基金属铸锭：惰性气体保护条件下，将纯铝、纯铝+共晶金属或纯铝+掺杂金属完全熔融，然后搅拌使其均匀并保温至少30min，得到熔融金属，然后再冷却至室温，得到纯铝金属铸锭或铝基金属铸锭；
[0034]步骤2：将得到的金属铸锭在相对湿度低于15％条件下进行轧制，轧成厚度5μm～300μm的铝基金属箔。
[0035]金属箔厚度可以根据实际需要确定，以下实施例及对比例中制备的纯铝金属箔或是有掺杂的铝基金属箔，箔片的厚度为45μm。
[0036]步骤3，将铝基金属箔在50～550℃条件下保温10min
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5h后，表面打磨去掉氧化层，并用酒精擦拭干净，并将其冲成直径为10mm的圆形箔片，再将裁剪好的箔片放入真空干燥箱内烘去表面的水分，即可作为锂离子二次电池负极极片。
[0037]以下实施例及对比本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用铝基负极极片，其特征是，所述负极极片是将铝基金属材料熔融重铸，得到铝基金属铸锭；然后将所得铝基金属铸锭进行轧制处理，轧成铝基金属箔；再将所得铝基金属箔进行热处理，得锂离子电池用铝基负极极片。2.根据权利要求1所述的锂离子电池用铝基负极极片，其特征是，所述铝基金属材料为纯铝或铝基合金；所述铝基合金为添加有共晶成分和/或掺杂成分的纯铝，所述铝基合金中铝含量≥10％。3.根据权利要求2所述的锂离子电池用铝基负极极片，其特征是，所述铝基合金中添加有共晶成分，所述共晶成分包括但不限于Bi、Sn、In、Si、Zn。4.根据权利要求2所述的锂离子电池用铝基负极极片，其特征是，所述铝基合金中添加有掺杂成分，所述掺杂成分包括但不限于Li...
【专利技术属性】
技术研发人员：王恭凯，
申请(专利权)人：华星先进科学技术应用研究天津有限公司，
类型：发明
国别省市：
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