一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法。它涉及一种制备锂离子电池负极材料的方法。本发明专利技术要解决锂离子电池负极材料锂储存比容量较低、容量衰减较快等问题。本发明专利技术的方法如下：一、铝箔的预处理；二、钼酸盐转化涂层的制备；三、预锂化钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极；四、锂离子电池正极的制备以及电池组装。本发明专利技术的方法制备的预锂化铝箔负极材料相较于未进行预锂化的铝箔负极材料组装的电池阻抗较小、极化相对较低、充/放电比容量较高、循环更稳定，通过在铝箔表面原位生成钼酸盐转化膜，可以有效提高铝箔表面的亲液性，从而提高电极与电解液的接触面积。为锂离子电池负极材料的制备提供了新的方向。本发明专利技术应用于无锂阳极全电池领域。电池领域。电池领域。
【技术实现步骤摘要】
一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法
[0001]一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法
[0002][0003]本专利技术属于无锂阳极全电池领域，尤其涉及一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法。
技术介绍
[0004][0005]作为合金化类型的负极材料，金属铝具有较高的锂存储比容量，其理论比容量约是LiC6的三倍，电化学电势低(相对于Li
+
/Li，约为0.2
‑
0.45 V)的特性，是下一代高能量密度可充电电池的理想选择。而铝箔作为电池负极在循环过程中其氧化层会不可逆锂化，消耗锂以形成Li
x
AlO
y
，导致铝箔的容量快速衰减。通过可调控电化学预锂化技术可以补偿不可逆锂消耗和调节全电池合金化位点。在全电池中，预锂化区域在脱合金过程中不断向外供应锂，以补偿合金化过程中不可逆的锂损失，合金化过程优先沿铝箔的轧制方向合金化未反应的Al2O3表面层，直到整个表面被Li
x
AlO
y
覆盖。这种锂化行为可以避免合金化过程中的严重应力集中，以防止箔的穿孔和粉碎，从而使商业铝箔成功地作为单材料阳极。电极与电解液之间接触面积也会随电解液滴加量、电极表面亲液性等发生改变，较高的电极与电解液之间接触面积可以有效的提高电池的循环等性能，通过在铝箔表面原位生成钼酸盐转化膜，可以有效提高铝箔表面的亲液性，从而提高接触面积。因此，本专利申请利用制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法提高锂离子电池的循环性能，安全性能等。<br/>
技术实现思路
[0006][0007]本专利技术的目的是为了解决铝箔预锂化状态较差，锂化区域较小未能对铝箔表面进行较全面的预锂化的问题，而提供的一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法。
[0008]本专利技术的一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法是按照以下步骤进行的：
[0009]一、铝箔的前处理
[0010]将一定厚度的铝箔经粗糙面打磨光亮后，置于碱性溶液中处理3
‑
10 min，用蒸馏水冲洗数次，室温下静置18
‑
24 h，并使用压片机将其压成半径7
‑
10 mm的圆形铝箔，待用；
[0011]二、钼酸盐转化膜的制备
[0012]将前处理完毕的铝箔置于钼酸盐溶液中，40
‑
60 ℃下静置3
‑
5 min，用蒸馏水冲洗3
‑
5次，60
‑
80 ℃下静置2
‑
5 h，原位生成钼酸盐转化膜，即得钼酸盐转化膜自支撑铝箔。
[0013]三、预锂化钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极
[0014]在氩气气氛的手套箱中依次按照扣式电池正极壳、垫片、步骤二所得的钼酸盐转化膜自支撑铝箔、电解液、单层PP隔膜、锂片、扣式电池负极壳的顺序组装扣式电池，用封口机封口完成组装，组装完电池后在40
‑
80 ℃下静置1
‑
4 h，完成后对电池进行放电24
‑
48 h，
以100
‑
150
ꢀµ
A
·
cm
‑2的电流密度进行放电，放电结束后，原位形成的钼酸盐转化膜在铝箔表面反应生成人工SEI膜，并稳定铝箔与电解液界面，限制铝箔体积膨胀，将铝箔取出，即得预锂化钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极。
[0015]本专利技术包含以下增益效果：
[0016]首先，通过调配碱性溶液对铝箔进行前处理，清理铝箔表面残留的油渍及污染物，使得铝箔表面亲液性增加，在电化学预锂化过程中电解液与铝箔接触更加均匀，锂化成核过程也更为均匀。
[0017]其次铝箔表面较差的电解液浸润性会使得铝箔与电解液之间未完全接触，使得预锂化阶段铝箔表面会存在未反应的区域，通过钼酸盐转化膜的原位生成，有效的提高了铝箔表面电解液浸润性，增加了铝箔与电解液之间的接触面积，使得预锂化阶段铝箔表面可以充分反应，原位形成的钼酸盐转化膜在铝箔表面反应生成LiF和Li3N等物质，形成人工SEI膜，如化学反应方程式（1）
‑
（3）所示，反应中钼酸盐在铝箔表面的生成使得铝箔表面更加粗糙，降低了铝箔表面的表面能，铝箔表面金属氧化物以及MoO3和MoO
x 也有助于增加钼酸盐转化膜自支撑铝箔的电解液润湿性，同时此膜粘附性也限制了铝箔的体积膨胀，稳定与电解液之间的界面。
[0018][0019][0020][0021]最后，本专利技术通过对铝箔进行预锂化得到锂铝合金作为锂离子电池负极材料，铝箔预锂化侧为储锂活性层，铝箔预锂化反面侧作为集流体，采用原位生成负极的方法，将负极与集流体一体集成，相较于传统锂离子电池结构简单，重量轻便，并且降低了生产成本，通过电化学预锂化的方式，可以使得锂化层在铝箔表面原位生成，使得晶核更加有序可控，锂化在铝箔表面分布更加均匀，避免应力集中造成铝箔的粉碎，且可以保存部分铝箔基体作为集流体。
[0022][0023]附图说明
[0024][0025]图1为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法对比例1的预锂化铝箔光学图；
[0026]图2为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法实施例2的预锂化铝箔
[0027]光学图；
[0028]图3为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法对比例1的预锂化铝箔XRD图；
[0029]图4为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法实施例1的预锂化铝箔XRD图；
[0030]图5为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法未预锂化铝箔的2000倍SEM图；
[0031]图6为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法对比例1的预锂化铝箔的2000倍SEM图；
[0032]图7为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法实施例2的预锂化铝箔的2000倍SEM图；
[0033]图8为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法的预锂化电压
‑
电流曲线图；
[0034]图9为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法对比例1和实施例2的锂离子电池首次充放电容量
‑
电压曲线图；
[0035]图10为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法对比例1和实施例2的锂离子电池50次循环后充放电容量
‑
电压线图；
[0036]图11为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法对比例1和实施例1的锂离子电池首次充放电容量
‑
电压曲线图；
[0037]图12为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法对比例1和实施例1的锂离子电池90次循环后充放电容量
‑
电压线图；
[0038]图13为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法对比例1的锂离子电池0.1C下的充放电的循环曲线图；
[0039]图14为一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法，其特征是在于一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法是按照以下步骤进行的：一、铝箔的前处理将一定厚度的铝箔经粗糙面打磨光亮后，置于碱性溶液中处理3
‑
10 min，用蒸馏水冲洗8
‑
10次，室温下静置18
‑
24 h，并使用压片机将其压成半径7
‑
10 mm的圆形铝箔，待用；二、钼酸盐转化膜的制备将前处理完毕的铝箔置于钼酸盐溶液中，40
‑
60 ℃下静置3
‑
5 min，用蒸馏水冲洗3
‑
5次，60
‑
80 ℃下静置2
‑
5 h，原位生成钼酸盐转化膜，即得钼酸盐转化膜自支撑铝箔。2.三、预锂化钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极在氩气气氛的手套箱中依次按照扣式电池正极壳、垫片、步骤二所得的钼酸盐转化膜自支撑铝箔、电解液、单层PP隔膜、锂片、扣式电池负极壳的顺序组装扣式电池，用封口机封口完成组装，组装完电池后在40
‑
80 ℃下静置1
‑
4 h，完成后对电池进行放电24
‑
48 h，以100
‑
150
ꢀµ
A
·
cm
‑2的电流密度进行放电，放电结束后，原位形成的钼酸盐转化膜在铝箔表面反应生成人工SEI膜，并稳定铝箔与电解液界面，限制铝箔体积膨胀，将铝箔取出，即得预锂化钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极。3.根据权利要求1所述的一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法，其特征在于步骤一中所述的铝箔厚度为25
ꢀµ
m、50
ꢀµ
m、75
ꢀµ
m和100
ꢀµ
m其中的一种。4.根据权利要求1所述的一种制备钼酸盐转化膜自支撑铝箔负极的方法，其特征在于步骤一中所述的碱性溶液中溶质为0.1
‑
0.2 mol
·
L
‑1Na3PO4、0.1
‑
0.2 mol
·
L
‑1Na2SiO3、0.1
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：李丽波，童昊，范书博，杨杭，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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