一种固态锂电池用银炭负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种固态锂电池用银炭负极材料及其制备方法，涉及储能材料技术领域，所述制备方法包括如下步骤：在去离子水中加入碳源、泊洛沙姆和银源，室温搅拌，得到第一分散液；在第一分散液中加入氢氧化钾，室温搅拌1

【技术实现步骤摘要】
一种固态锂电池用银炭负极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及储能材料
，尤其涉及一种固态锂电池用银炭负极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于传统的锂离子电池使用易燃易爆的有机碳酸酯类电解液作为有机电解质容易，使用过程中易于因电解质泄露而导致电池爆炸，安全性不高。目前提高电池安全性的一种办法是使用固态锂电池来替代传统的锂离子电池。
[0003]现有的固态锂电池通常在负极材料中引入金属锂来得到高能量密度的电池负极；虽然金属锂具有高理论比容量和低电化学电位，但是由于锂易于与固态锂电池中的电解质发生副反应，导致电池库伦效率降低、循环寿命缩短，甚至发生燃烧、爆炸等恶性安全事故。影响性能和发生安全事故的根本原因在于金属锂的不均匀沉积，导致锂枝晶的生长，锂枝晶刺穿隔膜，造成电池短路，引发安全问题。
[0004]目前，抑制锂枝晶生长的主要方法有：(1)在锂金属的表面构建人工SEI膜；(2)调控锂金属负极的结构，例如：采取模具辊压、与三维骨架复合等方式实现对锂金属表面沉积活性位置的调控，进而提高锂金属的循环稳定性；(3)改善电解质的组成，例如：在电解质中添加SiO2、LLZO等无机填料，调控阴离子和锂离子的分布和传输，进而改善锂金属的沉积行为；同时提高电解质的机械强度，抑制锂枝晶刺穿。
[0005]然而，由于金属锂质地较软，将其用于固态锂电池需要进行热压，提高了生产的复杂性和成本，限制了固态锂电池的商业化应用；同时，固态锂电池中过量使用的金属锂将降低电池的能量密度，阻碍电池的商业化应用。
[0006]有鉴于此，寻求一种无锂化负极材料替代金属锂用于固态锂电池是实现高能量密度固态锂电池商业化应用的有效方式。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决现有技术中金属锂负极材料限制了固态锂电池的应用的问题，本专利技术提供一种固态锂电池用银炭负极材料及其制备方法，制备过程中以硝酸银、氟化银、高氯酸银或乙酸银作为银源，得到一种可以促进金属锂均匀沉积的无锂化银炭负极材料，提高固态锂电池的性能，促进固态锂电池的商业化应用，解决了现有技术中金属锂负极材料限制固态锂电池应用的问题。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0009]一种固态锂电池用银炭负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0010]S1：在去离子水中加入碳源、泊洛沙姆和银源，室温搅拌，得到第一分散液；
[0011]S2：在所述第一分散液中加入氢氧化钾，室温搅拌1
‑
5h后，升温至90℃，搅拌12
‑
48h，得到第二分散液；
[0012]S3：在所述第二分散液中加入还原剂，室温搅拌反应后，干燥，得到银炭前驱体；
[0013]S4：将所述银炭前驱体在惰性气体保护下，于700
‑
900℃进行高温处理，得到固态锂电池用银炭负极材料。
[0014]可选地，所述碳源为磺化沥青。
[0015]可选地，所述银源选自硝酸银、氟化银、高氯酸银、乙酸银中的至少一种。
[0016]可选地，所述碱选自氢氧化钾、氢氧化钠中的至少一种。
[0017]可选地，所述还原剂为羟胺水溶液。
[0018]可选地，所述羟胺水溶液的浓度为5mM。
[0019]可选地，碱、磺化沥青、泊洛沙姆和银源的质量比为40:80:80:1
‑
4。
[0020]可选地，步骤S4中的高温处理的升温程序包括：以10℃/min的升温速率升温至700
‑
900℃，保持1h后，自然冷却至室温。
[0021]本专利技术的另一目的在于提供一种固态锂电池用银炭负极材料，通过如上所述的固态锂电池用银炭负极材料的制备方法进行制备。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术提供的固态锂电池用银炭负极材料的制备方法，先将碳源与银源充分混合后，再对银源进行还原反应，从而能够在碳源中原位生成纳米银，以使纳米银能够在碳源中均匀分布，提高固态锂电池用银炭负极材料结构的稳定性与性能的均一性；通过该方法制备的负极材料，通过银源引入银，得到无锂化的银炭负极材料，该负极材料中的银能够降低锂的成核能，从而在固态锂电池放电过程中促进金属锂的均匀沉积，避免在金属锂一侧锂枝晶生长，减少安全隐患，提高固态锂电池的安全性能；并且，该负极材料通过碳源引入的炭材料一方面可以促进银纳米颗粒的均匀分散，防止银在充放电过程中的团聚，另一方面可以作为锂金属沉积的三维主体，进一步提高金属锂沉积的均匀性，进而进一步减少安全隐患；此外，由于该负极材料不含锂，用于固态锂电池时，不需要进行热压，有利于简化生产工艺，提高生产效率；同时，有助于减少固态锂电池中使用的金属锂，从而有助于提高提高电池的能量密度，进而有助于扩大固态锂电池的使用范围，促进固态锂电池的商业化应用。
附图说明
[0024]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0025]图1是本专利技术实施例1制备的银炭负极材料的扫描电子显微镜图；
[0026]图2是本专利技术实施例1制备的银炭负极材料的透射电子显微镜图；
[0027]图3是本专利技术实施例1制备的银炭负极材料的X射线衍射图；
[0028]图4是本专利技术实施例1中固态全电池的充放电曲线图；
[0029]图5是本专利技术实施例1中固态全电池的循环性能图；
[0030]图6是本专利技术实施例2中固态全电池的循环性能图。
具体实施方式
[0031]现在对本专利技术作进一步详细的说明。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制，基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]为寻求一种无锂化负极材料替代金属锂用于固态锂电池，本专利技术提供一种固态锂
电池用银炭负极材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0033]S1：在去离子水中加入碳源、泊洛沙姆和银源，室温搅拌，得到第一分散液；其中泊洛沙姆作为一种表面活性剂，可以促使疏水的碳源和亲水的银源更好地结合；
[0034]S2：在第一分散液中加入碱，室温搅拌1
‑
5h后，升温至90℃，搅拌12
‑
48h，得到第二分散液；
[0035]S3：在第二分散液中加入还原剂，室温搅拌反应后，干燥，得到银炭前驱体；
[0036]S4：将银炭前驱体在惰性气体保护下，于700
‑
900℃进行高温处理，得到固态锂电池用银炭负极材料。
[0037]本专利技术提供的固态锂电池用银炭负极材料的制备方法，先将碳源与银源充分混合后，再对银源进行还原反应，从而能够在碳源中原位生成纳米银，以使纳米银能够在碳源中均匀分布，提高固态锂电池用银炭负极材料结构的稳定性与性能的均一性；通过该方法制备的负极材料，通过银源引入银，得到无锂化的银炭负极材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态锂电池用银炭负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在去离子水中加入碳源、泊洛沙姆和银源，室温搅拌，得到第一分散液；S2：在所述第一分散液中加入碱，室温搅拌1
‑
5h后，升温至90℃，搅拌12
‑
48h，得到第二分散液；S3：在所述第二分散液中加入还原剂，室温搅拌反应后，干燥，得到银炭前驱体；S4：将所述银炭前驱体在惰性气体保护下，于700
‑
900℃进行高温处理，得到固态锂电池用银炭负极材料。2.如权利要求1所述的固态锂电池用银炭负极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源为磺化沥青。3.如权利要求2所述的固态锂电池用银炭负极材料的制备方法，其特征在于，所述银源选自硝酸银、氟化银、高氯酸银、乙酸银中的至少一种。4.如权利要求3所述的固态锂电池用银炭负极材料的制备方法，其特征在于，所述碱选自氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑨，谢皎，
申请(专利权)人：成都佰思格科技有限公司，
类型：发明
国别省市：