高可塑性双相碱金属合金材料及其薄膜化加工方法和二次电池的应用技术

本发明专利技术公开了高可塑性双相碱金属合金材料及其薄膜化加工方法和二次电池的应用，所述材料为具有双相结构的合金，由碱金属单质相及合金相形成共连续的相畴结构，表示为AB

【技术实现步骤摘要】
高可塑性双相碱金属合金材料及其薄膜化加工方法和二次电池的应用


[0001]本专利技术属于新能源储能电池领域，具体涉及一种新型碱金属合金负极材料、薄膜化加工技术及其在二次电池的应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着笔记本电脑、移动电话等便携式移动设备以及电动汽车、智能电网等终端设备的快速发展，对于能量密度的要求日益上升。但是目前商业化石墨负极受限于372mAh/g的理论容量，石墨基锂离子电池能量密度已接近极限，难以满足提出的动力电池单体能量密度远期达到500Wh/kg的目标，寻找下一代先进二次电池负极迫在眉睫。因此碱金属基二次电池受到了化学电源行业内的广泛关注。锂金属电池(LMBs)、钠金属电池(SMBs)、钾金属电池 (KMBs)中使用锂、钠、钾负极，相较于碳基负极都具有更高的比容量(分别为： 3860mAh/g，1165mAh/g，678mAh/g)，并具有极低的标准氢电位(分别为：
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3.14 V，
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2.71V，
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2.93V vs.标准氢电极电位)，可大幅提高电池能量密度，进而提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高可塑性双相碱金属合金材料，其特征在于，所述材料为具有双相结构的合金，由碱金属单质相及合金相组成，形成共连续的相畴结构，所述碱金属单质的元素为A，所述合金相为与碱金属具较强亲和性的第二相元素B与A形成的合金，所述合金材料由A、B元素的摩尔比关系记AB
x
表示，其中x为合金材料中B元素：A元素的摩尔百分比，A元素为体心立方结构的碱金属，包括但不限于锂、钠、钾中的一种；B元素包括但不限于锡、铟、铝、硅和锗中的一种。2.根据权利要求1所述高可塑性双相碱金属合金材料，其特征在于，当A为金属锂时，所述双相碱金属合金材料中的合金相包括但不限于Li
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Sn5、Li
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In3、Li9Al4、Li
22
Si5、Li
22
Ge5合金相中的一种；当B为锡、硅、锗中的一种时，所述双相碱金属合金材料LiB
x
中0＜x＜22.7％；当B为铟时，所述双相碱金属合金材料LiB
x
中0＜x＜23.1％；当B为铝时，所述双相碱金属合金材料LiB
x
中0＜x＜44.5％。3.根据权利要求1所述高可塑性双相碱金属合金材料，其特征在于，当A为金属钠时，所述双相碱金属合金材料中的合金相包括但不限于Na
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Sn4、Na2In、Na3Ge合金相中的一种；当B为锡时，所述双相碱金属合金材料NaB
x
中0＜x＜26.7％；当B为铟时，所述双相碱金属合金材料NaB
x
中0＜x＜49.9％；当B为锗时，所述双相碱金属合金材料NaB
x
中0＜x＜33.3％。4.根据权利要求1所述高可塑性双相碱金属合金材料，其特征在于，当A为金属钾时，所述双相碱金属合金材料中的合金相包括但不限于KSn、KSi、KGe等合金相中的一种；当B为锡、硅、锗中的一种时，所述双相碱金属合金材料KB
x
中0＜x＜100％。5.权利要求1所述高可塑性双相碱金属合金材料的薄膜化加工方法，其特征在于，由折叠
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辊轧法、折叠
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液压
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辊轧法、熔融
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辊轧法中的至少一种与电化学去合金化法或化学去合金法方法的组合；并在辊轧时，将合金材料置于两片辊轧支撑保护层中进行，所述辊轧支撑保护层为贴有单面聚酰亚胺膜的钛箔或不锈钢箔，其中贴有聚酰亚胺膜一面朝向合金材料并完全覆盖合金材料。6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将碱金属A单质和第二相元素B单质在保护气氛下，在高于熔点的温度下充分熔融混合，再置于室温下自然缓慢冷却得到合金材料；其中，A、B元素对应的原料用量以投料时B元素：A元素的摩尔比小于等于能够形成A、B元素对应的饱和合金的摩尔比；(2)将步骤(1)制备好的合金材料夹在两片辊轧支撑保护层中，在惰性气氛下进行机械液压，得到表面平整紧实的碱金属合金片材；(3)将双辊机转速调为20rpm，初始辊轮间距调为600～800μm，再次将合金片材夹在两片辊轧支撑保护层之间，进行反复多次辊压，每次辊压结束后减少辊轮间距10～30μm，直至合金片材厚度达到目标厚度，薄膜状碱金属合金材料；当起始原料为碱金属A元素箔材和B元素箔材时，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慰，胡钰杭，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：