锂离子电池负极集流体材料及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种锂子电池负极集流体材料及制备方法。该材料是在金属铜箔表面覆有石墨粉末与铜的复合镀层，复合镀层的厚度为０．００３～０．０１５ｍｍ。采用复合电镀的方法在金属铜箔表面覆上石墨粉末，之后可再进行热处理。该种负极集流体材料在保证其作为集流体的导电性能的同时，改善了箔材在电池工作过程中易于氧化的化学特性，提高了箔材的耐蚀性能；且能有效阻止锂离子电池在工作过程中因反应所生产的金属铜枝晶，可增强电池的安全性能，减小电池内阻，有效增加电池使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池材料及制备方法，特别涉及锂离子电池的负极集流体材料及制备方法。
技术介绍
目前锂离子电池用的负极集流体材料是高纯金属铜箔材料，以增加电池的导电性能，但在电池实际工作过程中，在金属铜箔表面很容易生长与极板材料相同的金属铜枝晶， 一方面给电池的安全性能造成较大危害，另一方面则缩短了锂离子电池用的使用寿命，因 此限制了其在动力电池领域的应用。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种锂离子电池负极集流体材料，以提升电池安全性能，减小电 池的内阻，提高电池使用寿命性能的集流体材料，并用提供制备该材料的方法，其工艺方法 简单，实用性强。本专利技术采用以下方案实现锂离子电池负极集流体材料，在金属铜箔的表面覆有石墨粉末与铜的复合镀层，复合 镀层的厚度为0. 003 0. 015mm。上述负极集流体材料采用以下方法制备得到以金属铜箔作为阴极，石墨材料 和金属铜为阳极，在碱性镀铜溶液中加入石墨粉末进行复合电沉积，石墨粉末颗粒直径为 50nm lOOum，电流密度为0. 5 5. 5A/dm2，所得复合镀层厚度为0. 003 0. 015mm。碱性 镀铜溶液可采用现有电镀铜工艺的任意一种电镀液，温度等其它条件与常规电镀铜工艺相 同。为使石墨粉末与基体铜箔层结合更紧密，以提高材料的物理性能，在上述复全电 沉积工艺后，再进行热处理，热处理选用下列方式中的一种一是热处理炉中有可还原金属 的气氛，即向热处理炉中通入对金属有还原作用的气体，如含氢气、氮气的混合气体或仅是 氢气；二是采用真空热处理方法。热处理温度为300 600°C，保温4 10小时。与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在(1)采用专利技术的表面覆有石墨粉末的金属铜箔材料，在应用于锂离子电池负极集流体 材料时，保证了其导电性能的同时，改善了箔材在电池工作过程中易于氧化的化学特性，提 高了箔材的耐蚀性能。(2)采用本专利技术的覆有石墨粉末的金属铜箔作为负极集流体材料，能有效阻止锂 离子电池在工作过程中因反应所生产的金属铜枝晶，可增强锂离子电池的工作安全性能， 减小电池内阻，有效增加锂离子电池使用寿命。(3)本专利技术采用简单易行的复合电沉积工艺，成本低，材料性能优良。附图说明图1 电池循环容量下降率对比测试结果 图2:电池内阻对比测试结果图3:电池容量对比测试结果。具体实施方式 实施例1以厚度为0. 008mm的高纯度金属铜箔作为阴极，石墨板和电解铜板为阳极，在碱性镀 铜溶液中加入石墨粉末进行复合电沉积，石墨粉末颗粒直径为lOOnm，碱性镀铜溶液成份 为焦磷酸铜:70g/L ；焦磷酸钾:350g/L ；柠檬酸钠25g/L ； 二氧化硒0. Olg/L ；糖精 0.08g/L;pH:8. 5，温度50°C。电流密度为0. 5A/dm2。在复合镀层厚度达到0. 003mm时停 止电镀。再对覆有石墨的的铜箔材料在包含氢气和氮气的混合气氛的热处理炉中进行热处 理，热处理温度为300°C，保温10小时。采用上述方法制备了表面覆有石墨粉末的铜箔，复合镀层厚度为0. 003mm。分别 使用本实施例之覆石墨粉末的铜箔和普通铜箔作为锂离子电池的负极集流体，其余工艺相 同，制作成锂离子电池。相同条件下，分别测试两种电池的循环容量下降率，结果见附图1。由图1可看到，采用本实施例之覆石墨粉末的铜箔作负极集流体材料的锂离子电 池，其循环容量下降率明显低于以普通铜箔作为负极集流体的锂离子电池的下降率，反映 了该种电池的循环使用寿命性能较高。实施例2以厚度为0. 015mm的高纯度金属铜箔作为阴极，石墨板和电解铜板为阳极，在碱性镀 铜溶液中加入石墨粉末进行复合电沉积，石墨粉末颗粒直径为3um，电流密度为4. 5A/dm2, 其余同实施例1。在复合镀层厚度达到0.005mm时停止电镀。再对覆有石墨的铜箔材料在 真空热处理炉中进行热处理，热处理温度为600°C，保温3小时。采用上述方法制备了表面覆有石墨粉末的铜箔，复合镀层厚度为0.005mm。分别 使用本实施例之覆石墨粉末的铜箔和普通铜箔作为锂离子电池的负极集流体，其余工艺相 同，制作成锂离子电池。相同条件下，分别测试两种电池的内阻，结果见附图2。由图2可看到，采用本实施例之覆石墨粉末的铜箔作负极集流体材料的锂离子电 池，其内阻明显低于以普通铜箔作为负极集流体的锂离子电池的内阻，前者电池的电性能 优于后者电池。实施例3以厚度为0. OlOmm的高纯度金属铜箔作为阴极，石墨板和电解铜板为阳极，在碱性镀 铜溶液中加入石墨粉末进行复合电沉积，石墨粉末颗粒直径为5um，电流密度为5. 5A/dm2， 其余同实施例1。在复合镀层厚度达到0.015mm时停止电镀。再对覆有石墨的铜箔材料在 真空热处理炉中进行热处理，热处理温度为500°C，保温6小时。采用上述方法制备了表面覆有石墨粉末的铜箔，复合镀层厚度为0. 015mm。分别 使用本实施例之覆石墨粉末的铜箔和普通铜箔作为锂离子电池的负极集流体，其余工艺相同，制作成锂离子电池。相同条件下，分别测试两种电池的电池的容量，结果见附图3。 由图3可知，采用本实施例之覆石墨粉末的铜箔作负极集流体材料的锂离子电池 的克容量明显高于以普通铜箔作为负极集流体的锂离子电池的克容量。权利要求一种锂离子电池负极集流体材料，其特征在于在金属铜箔的表面覆有石墨粉末与铜的复合镀层，复合镀层的厚度为0.003～0.015mm。2.一种锂离子电池负极集流体材料的制备方法，其特征在于以金属铜箔作为阴极， 石墨材料和金属铜为阳极，在碱性镀铜溶液中加入石墨粉末进行复合电沉积，石墨粉末颗 粒直径为50nm lOOum，电流密度为0. 5 5. 5A/dm2，得到覆有石墨粉末与铜复合的镀层， 其厚度为0. 003 0. 015mm。3.如权利要求2所述的锂离子电池负极集流体材料的制备方法，其特征是在所述复 合电沉积工艺后，再进行热处理，热处理选用下列方式中的一种一是热处理炉中有可还原 金属的气氛，二是采用真空热处理方法。4.如权利要求3所述的锂离子电池负极集流体材料的制备方法，其特征是所述热处 理温度为300 600°C，保温4 10小时。全文摘要本专利技术提供了一种锂子电池负极集流体材料及制备方法。该材料是在金属铜箔表面覆有石墨粉末与铜的复合镀层，复合镀层的厚度为0.003～0.015mm。采用复合电镀的方法在金属铜箔表面覆上石墨粉末，之后可再进行热处理。该种负极集流体材料在保证其作为集流体的导电性能的同时，改善了箔材在电池工作过程中易于氧化的化学特性，提高了箔材的耐蚀性能；且能有效阻止锂离子电池在工作过程中因反应所生产的金属铜枝晶，可增强电池的安全性能，减小电池内阻，有效增加电池使用寿命。文档编号H01M4/66GK101958419SQ20101011742公开日2011年1月26日 申请日期2010年3月4日 优先权日2010年3月4日专利技术者刘占伟, 夏健康, 朱济群, 谢红雨, 陈红辉, 龙文贵 申请人:常德力元新材料有限责任公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池负极集流体材料，其特征在于：在金属铜箔的表面覆有石墨粉末与铜的复合镀层，复合镀层的厚度为０．００３～０．０１５ｍｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱济群，谢红雨，龙文贵，陈红辉，刘占伟，夏健康，
申请(专利权)人：常德力元新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]