一种集流体的表面修饰方法及其在无负极锂电池中的应用技术

本发明专利技术公开一种集流体的表面修饰方法及其在无负极锂电池中的应用

【技术实现步骤摘要】
一种集流体的表面修饰方法及其在无负极锂电池中的应用


[0001]本专利技术涉及集流体，具体涉及一种集流体的表面修饰方法及其在无负极锂电池中的应用
。

技术介绍

[0002]我国的动力电池需要更高的能量密度，除了有高比容量的正极材料外，无负极锂电池是一个最佳选择
。
无负极锂电池不采用负极活性材料，而只采用铜箔集流体作为负极，能够大大降低成本
。
由于负极直接采用铜箔而非超高化学活性的金属锂，能够给电池组装和安全性带来了极大的便利与保障
。
然而，无负极锂电池存在循环稳定性差的明显不足，为了改善稳定性，对集流体进行表面处理是一种可行的方法，想要获得稳定应用，仍需要对其进行改进性研究
。

技术实现思路

[0003]针对现有无负极锂电池循环稳定性差的技术问题，本专利技术提供一种集流体的表面修饰方法及其在无负极锂电池中的应用
。
采用化学浸泡法对集流体进行表面修饰处理，在集流体上均匀沉积
Ag
纳米颗粒，所得集流体用于无负极锂电池，明显提升了循环稳定性
。
[0004]本专利技术的技术方案为：
[0005]一种集流体的表面修饰方法，采用化学浸泡法，通过硝酸银溶液化学浸泡铜箔，使
Ag+
沉积在铜箔上面
。
[0006]进一步地，包括如下步骤：
[0007](1)
用超声波在乙醇或
/
和丙酮溶液中清洗铜箔，并进行干燥；
[0008](2)
在室温下用超纯水稀释硝酸银溶液至浓度为
5x10
‑4～
8x10
‑4mol/L
；
[0009](3)
将步骤
(1)
所得铜箔浸泡在步骤
(2)
所得硝酸银溶液中，反应后将铜箔取出，放入通风橱进行干燥，然后将铜箔放在马弗炉中进行热处理，得到表面修饰的铜箔
。
[0010]进一步地，硝酸银溶液的浓度为
5x10
‑4～
6x10
‑4mol/L。
[0011]进一步地，浸泡时间为2～6小时，优选3～4小时
。
[0012]进一步地，热处理的温度为
200
～
300℃
，优选
200
～
250℃
；时间为1～6小时，优选2～4小时；热处理采用程序升温，升温速率为2～
5℃/min。
[0013]上述方法得到的集流体作为负极应用于无负极锂电池，能够明显提升循环稳定性
。
[0014]进一步地，无负极锂电池以高镍无钴
(LiNi
0.9
Mn
0.1
O2)
为正极，电解液为
2M
‑
LiDFOB
和
1.6M
‑
LiBF4的混合溶液
。
[0015]进一步地，混合溶液的溶剂是体积比为2：1的
DEC
和
FEC。
[0016]本专利技术的有益效果在于：
[0017]本专利技术的集流体修饰方法，集流体上均匀沉积
Ag
纳米颗粒，亲锂性的
Ag
使得沉积在集流体上的锂更加均匀，具有良好的抑制锂枝晶效果，库伦效率更加稳定，从而具有更好
的可逆性，所得集流体应用于高镍无钴正极无负极锂电池中，能够有效提高电池的循环稳定性，得到高能量密度无锂负极电池，提升无负极锂电池的循环稳定性和安全性
。
[0018]本专利技术所采用的化学浸泡法成本低，方法简单，可以用于工业大规模生产
。
浸泡溶液可以循环使用，相比较喷涂法成本更加低廉
。
与喷涂法相比，本专利技术的化学浸泡法能够使得沉积在集流体上的
Ag
纳米颗粒更加均匀，从而能够更为显著地提升电池的循环稳定性
。
附图说明
[0019]图1是以高镍无钴正极，未处理铜箔和表面处理的铜箔组装无负极锂电池
0.5C
下的循环性能图
。
[0020]图2是未处理铜箔和表面处理的铜箔在
1mA/cm2,1mAh/cm2条件下的库伦效率图
。
[0021]图3是未处理铜箔和表面处理的铜箔在
1mAh/cm2的锂沉积下的
SEM
图
。
[0022]图4是表面处理铜箔在
1mAh/cm2的锂沉积下的
SEM
图
。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明，但本专利技术并不限于此
。
[0024]实施例1[0025]从厚度为9μ
m
的商用铜箔中裁出一块
5cmX5cm
的铜箔，用超声波在乙醇和丙酮中清洗后，将超纯水稀释硝酸银溶液至浓度为
5X10
‑4mol/L
，然后将铜箔放入稀释后的镀银溶液中
。
将其反应时间控制为
2h
，拿出放入通风橱进行干燥后，放入马弗炉中进行热处理，温度为
200℃
，加热时间为
2h,
升温速率为
2℃/min
，降温后将其取出切割成直径为
14mm
的圆片
。
[0026]实施例2[0027]从厚度为9μ
m
的商用铜箔中裁出一块
5cmX5cm
的铜箔，用超声波在乙醇和丙酮中清洗后，将超纯水稀释硝酸银溶液至浓度为
5X10
‑4mol/L
，然后将铜箔放入稀释后的镀银溶液中
。
将其反应时间控制为
4h
，拿出放入通风橱进行干燥后，放入马弗炉中进行热处理，温度为
200℃
，加热时间为
2h,
升温速率为
2℃/min。
降温后将其取出切割成直径为
14mm
的圆片
。
[0028]实施例3[0029]从厚度为9μ
m
的商用铜箔中裁出一块
5cmX5cm
的铜箔，用超声波在乙醇和丙酮中清洗后，将超纯水稀释硝酸银溶液至浓度为
5X10
‑4mol/L
，然后将铜箔放入稀释后的镀银溶液中
。
将其反应时间控制为
6h,
拿出放入通风橱进行干燥后，放入马弗炉中进行热处理，温度为
200℃
，加热时间为
2h,
升温速率为
2℃/min。
降温后将其取出切割成直径为
14mm
的圆片
。
[0030]用高镍无钴
(LiNi
0.9
Mn
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种集流体的表面修饰方法，其特征在于，采用化学浸泡法，通过硝酸银溶液化学浸泡铜箔，使
Ag+
沉积在铜箔上面
。2.
根据权利要求1所述的集流体的表面修饰方法，其特征在于，所述表面修饰方法包括如下步骤：
(1)
用超声波在乙醇或
/
和丙酮溶液中清洗铜箔，并进行干燥；
(2)
在室温下用超纯水稀释硝酸银溶液至浓度为
5x10
‑4～
8x10
‑4mol/L
；
(3)
将步骤
(1)
所得铜箔浸泡在步骤
(2)
所得硝酸银溶液中，反应后将铜箔取出，放入通风橱进行干燥，然后将铜箔放在马弗炉中进行热处理，得到表面修饰的铜箔
。3.
根据权利要求1所述的集流体的表面修饰方法，其特征在于，所述硝酸银溶液的浓度为
5x10
‑4～
8x10
‑4mol/L。4.
根据权利要求1所述的集流体的表面修饰方法，其特征在于，浸泡时间为2～6小时
。5.
根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：文进，邓俊，欧湘泽，黄俏，黄建宇，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：