全固态锂电池的锂箔阳极的制备方法技术

一种全固态锂电池的锂箔阳极的制备方法，包含以下步骤：(a)将纳米碳材分散于水中，以得到分散液；(b)将多巴胺与该分散液混合，并使多巴胺在该分散液中进行聚合反应，以得到经聚多巴胺表面修饰的纳米碳材；(c)在锂箔上形成规则性凹凸纹理结构；及(d)将该经聚多巴胺表面修饰的纳米碳材及含锂离子的聚合物混合后，涂布在该形成有规则性凹凸纹理结构的锂箔上。由本发明专利技术制备方法制得的锂箔阳极的全固态锂电池具有较小的极化电位差、充/放电循环后的体阻抗值、循环后的界面电荷转移阻抗值及较高的放电克电容量维持率，具有较优异的长期充/放电循环稳定性。电循环稳定性。电循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
全固态锂电池的锂箔阳极的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种阳极的制备方法，特别是涉及一种全固态锂电池的锂箔阳极的制备方法。

技术介绍

[0002]现有使用锂金属作为阳极的全固态锂电池(all solid
‑
state lithium battery,ASSLB)具有很高的理论能量密度(energy density)，适合作为可携式电子设备及电动车的能量来源。
[0003]然而，在电池的充/放电循环过程中，针状锂枝晶(lithium dendrites)的形成是导致电池短路和热失控等问题的主要因素，这些问题限制了全固态锂电池的大规模商业化。另外，生长的锂枝晶和死锂(dead lithium)所形成厚的固体电解质界面层(solid electrolyte interphase,SEI)会使得固态电解质膜与电极容易因接触不充分而具有高的界面阻抗值，此会导致严重的电池容量衰减与影响电池的循环使用寿命(cycle life)。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种全固态锂电池的锂箔阳极的制备方法，可以克服上述
技术介绍
的缺点。
[0005]本专利技术的全固态锂电池的锂箔阳极的制备方法包含以下步骤：(a)将纳米碳材分散于水中，以得到分散液；(b)将多巴胺与该分散液混合，并使多巴胺在该分散液中进行聚合反应，以得到经聚多巴胺表面修饰的纳米碳材；(c)在锂箔上形成规则性凹凸纹理结构，该规则性凹凸纹理结构为次毫米(submillimeter)尺度；及(d)将该经聚多巴胺表面修饰的纳米碳材及含锂离子的聚合物混合后，涂布在形成有该规则性凹凸纹理结构的锂箔上，以得到该全固态锂电池的锂箔阳极。
[0006]本专利技术的有益效果在于：具有本专利技术制备方法制得的锂箔阳极的全固态锂电池具有较小的极化电位差、循环后的体阻抗值、循环后的界面电荷转移阻抗值及较高的放电克电容量维持率，具有较优异的长期充/放电循环稳定性。
[0007]以下将就本
技术实现思路
进行详细说明：
[0008]优选地，该步骤(c)是将具有规则性结构的金属网模板在该锂箔上进行冷压处理，以形成该规则性凹凸纹理结构。更优选地，在该步骤(c)中，该金属网模板是选自于铜网、镍网、钛网、白金网或不锈钢网。在本专利技术的具体实施例中，该金属网模板是铜网。
[0009]更优选地，该规则性凹凸纹理结构包括多个彼此间隔且规则排列的纵向凹槽及多个彼此间隔且规则排列的横向凹槽，所述纵向凹槽是沿着第一方向延伸，所述横向凹槽是沿着不同于该第一方向的第二方向延伸，所述纵向凹槽与所述横向凹槽位于同一水平位置，每一纵向凹槽具有多个不连续的纵向凹槽段，每一横向凹槽具有多个不连续的横向凹槽段。在本专利技术的具体实施例中，该第一方向与该第二方向垂直。更优选地，每一纵向凹槽段及每一横向凹槽段分别呈长度为450
‑
650μm范围内的纺锤形结构。
[0010]更优选地，该冷压处理是在25
‑
150psi的压力下进行。在本专利技术的具体实施例中，该冷压处理是在50
‑
100psi的压力下进行。
[0011]优选地，在该步骤(a)中，该纳米碳材是选自于碳纤维、碳管、石墨烯、氧化石墨烯、碳黑或其组合。在本专利技术的具体实施例中，该纳米碳材是气相成长碳纤维。
[0012]优选地，该步骤(b)包括在该分散液中添加三羟甲基氨基甲烷缓冲液，以使多巴胺在该分散液中进行聚合反应。更优选地，在该步骤(b)中，多巴胺是在pH值为8.0
‑
9.0范围内的该分散液中进行聚合反应。在本专利技术的具体实施例中，在该步骤(b)中，多巴胺是在pH值范围为约8.5的该分散液中进行聚合反应。
[0013]优选地，在该步骤(d)中，该经聚多巴胺表面修饰的纳米碳材与该含锂离子的聚合物的重量比例范围为1：2
‑
1：20。在本专利技术的具体实施例中，该经聚多巴胺表面修饰的纳米碳材与该含锂离子的聚合物的重量比例为1：10。
[0014]优选地，在该步骤(d)中，该含锂离子的聚合物是含锂离子的Nafion(Li
‑
Nafion)。可选择地，其锂离子的来源是选自于氢氧化锂、硝酸锂、醋酸锂、氯化锂、磷酸氢锂、磷酸锂、碳酸锂或其组合。在本专利技术的具体实施例中，其锂离子的来源是一水合氢氧化锂。
附图说明
[0015]本专利技术的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：
[0016]图1例示本专利技术实施例及比较例的全固态锂电池的锂箔阳极的光学显微镜照片，其中A为本专利技术实施例、B为比较例1、C为比较例2、D为比较例3；
[0017]图2是本专利技术应用例1及比较应用例1
‑
3的全固态对称性电池SC
E
及SC
CE1
‑
SC
CE3
进行沉积/剥离极化循环测试的时间
‑
电池电位关系图；
[0018]图3是本专利技术应用例1及比较应用例1
‑
3的全固态对称性电池SC
E
及SC
CE1
‑
SC
CE3
在0.1mA
·
cm
‑2下，进行充/放电循环100h后的交流阻抗频谱图；
[0019]图4是本专利技术应用例2及比较应用例4
‑
6的全固态锂电池LB
E
及LB
CE1
‑
LB
CE3
进行活化(在0.1C速率下，充/放电3次)后的克电容量
‑
电池电位关系图；
[0020]图5是本专利技术应用例2及比较应用例4
‑
6的全固态锂电池LB
E
及LB
CE1
‑
LB
CE3
进行活化(在0.1C速率下，充/放电3次)后的交流阻抗频谱图；
[0021]图6是本专利技术应用例2及比较应用例4
‑
6的全固态锂电池LB
E
及LB
CE1
‑
LB
CE3
在0.2C速率下，进行充/放电循环100次后的循环次数
‑
放电克电容量关系图；及
[0022]图7是本专利技术应用例2及比较应用例4
‑
6的全固态锂电池LB
E
及LB
CE1
‑
LB
CE3
在0.2C速率下，进行充/放电循环100次后的交流阻抗频谱图。
具体实施方式
[0023]本专利技术将就以下实施例进一步说明，但应了解的是，该实施例仅为例示说明用，而不应被解释为本专利技术实施的限制。
[0024]〈实施例〉全固态锂电池的锂箔电极E及其制备方法
[0025]本专利技术全固态锂电池的锂箔阳极的制备方法的实施例包含以下步骤：
[0026](a)将100mg具有一维结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固态锂电池的锂箔阳极的制备方法，其特征在于：该制备方法包含以下步骤：(a)将纳米碳材分散于水中，以得到分散液；(b)将多巴胺与该分散液混合，并使多巴胺在该分散液中进行聚合反应，以得到经聚多巴胺表面修饰的纳米碳材；(c)在锂箔上形成规则性凹凸纹理结构，该规则性凹凸纹理结构为次毫米尺度；及(d)将该经聚多巴胺表面修饰的纳米碳材及含锂离子的聚合物混合后，涂布在形成有该规则性凹凸纹理结构的锂箔上，以得到该全固态锂电池的锂箔阳极。2.根据权利要求1所述的全固态锂电池的锂箔阳极的制备方法，其特征在于：该步骤(c)是将具有规则性结构的金属网模板在该锂箔上进行冷压处理，以形成该规则性凹凸纹理结构。3.根据权利要求2所述的全固态锂电池的锂箔阳极的制备方法，其特征在于：该规则性凹凸纹理结构包括多个彼此间隔且规则排列的纵向凹槽及多个彼此间隔且规则排列的横向凹槽，所述纵向凹槽是沿着第一方向延伸，所述横向凹槽是沿着不同于该第一方向的第二方向延伸，所述纵向凹槽与所述横向凹槽位于同一水平位置，每一纵向凹槽具有多个不连续的纵向凹槽段，每一横向凹槽具有多个不连续的横向凹槽段。4.根据权利要求2所述的全固态锂电池的锂箔阳极的制备方法，其特征在于：该冷压处理是在25
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨纯诚，吴宜萱，查拉杜莱，
申请(专利权)人：明志科技大学，
类型：发明
国别省市：