[發明專利]一種用于鋰離子電池的氟化銅-硒納米復合負極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010132074.2
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN101794877A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 李雯靜;周永寧;傅正文
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01M4/136
• 分類號: H01M4/136;H01M4/1397
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬電化學技術領域，具體涉及一類用于鋰離子電池的氟化銅-硒納米復合負極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池是筆記本電腦、照相機、手機以及其它通訊器材的重要電源，而且有可能作為綠色能源用于汽車和其它交通工具。目前市售的鋰離子電池主要由碳基負極材料，有機液體電解質和含鋰的過渡金屬氧化物正極材料所組成。為了進一步提高鋰離子電池的性能，人們正在研究、尋找比碳基負極材料性能更好的新型的負極材料。此外，隨著微電子器件的小型化，迫切要求開發與此相匹配的鋰離子薄膜電池。

發明內容

本發明的目的在于提出一類性能良好的用于鋰離子電池的氟化銅-硒(CuF₂-Se)復合負極材料及其制備方法。

本發明提出的用于鋰離子電池的復合負極材料，是一種氟化銅-硒納米復合的薄膜材料。經研究表明，此類材料具有良好的電化學性能，可作為高性能鋰離子電池的負極材料。目前為止沒有關于氟化銅-硒(CuF₂-Se)納米復合材料用作鋰離子電池負極材料的報道。

本發明提出的作為鋰離子電池負極材料的氟化銅-硒(CuF₂-Se)納米復合材料為薄膜形式。

本發明提出用于鋰離子電池的氟化銅-硒(CuF₂-Se)納米復合負極材料的制備方法，具體步驟如下：

作為鋰離子電池負極材料的氟化銅-硒(CuF₂-Se)納米復合材料薄膜采用激光濺射沉積法制備，具體步驟為：將氟化銅粉末和單質硒粉末混合，研磨后壓片制成激光濺射沉積所用的靶。靶和基片距離為3～5cm，濺射腔內真空度為10^-1～10^-2Pa，沉積時間為0.5～2小時。

本發明中，氟化銅-硒(CuF₂-Se)薄膜的晶體結構由X-射線衍射儀(Bruker?D8Advance)確定。X-射線衍射圖譜表明由激光濺射沉積法制得的氟化銅-硒(CuF₂-Se)薄膜為單斜結構。

本發明中，氟化銅-硒(CuF₂-Se)納米復合材料薄膜可直接制成鋰離子電池薄膜電極。

本發明中，氟化銅-硒(CuF₂-Se)納米復合材料薄膜電極的電化學性能測試采用由三電極組成的薄膜電池系統。其中，氟化銅-硒納米復合薄膜用作工作電極，高純鋰片分別用作為對電極和參比電極。電解液為1M?LiPF₆+EC+DMC(V/V＝1/1)。薄膜電池裝配在充氬氣的干燥箱內進行。薄膜電池的充放電實驗在藍電(Land)薄膜電池測試系統上進行。

本發明中，由激光濺射沉積法在不銹鋼片等基片上制得的氟化銅-硒(CuF₂-Se)納米復合材料薄膜電極具有充放電性能，在電壓范圍0.01～4.0V和電流密度10μA/cm²時，放電反應的平臺出現在1.9和1.12V(相對于Li/Li⁺)，第二次放電過程與第一次放電過程相比，不可逆放電容量損失較大。第二周以后的循環過程有良好的可逆性，前三十圈平均每次循環容量衰減僅為1.1％。

上述性能表明，氟化銅-硒(CuF₂-Se)納米復合材料可以作為一種新型的負極材料，應用于鋰離子電池。

附圖說明

圖1實施例1氟化銅-硒(CuF₂-Se)薄膜的XRD譜圖，圖中星號表示不銹鋼基片的衍射峰，括號內的是衍射峰的晶面指標。

圖2實施例1氟化銅-硒(CuF₂-Se)薄膜的循環伏安曲線。

具體實施方式

下面通過實施例進一步說明本發明。

實施例：

采用激光濺射沉積法制備氟化銅-硒(CuF₂-Se)納米復合材料薄膜時，將氟化銅粉末和單質硒粉末混合，研磨后壓片制成激光濺射沉積所用的靶。靶和基片距離為3～5cm，濺射腔內真空度為10^-1～10^-2Pa，沉積時間為0.5～2小時。

X-射線衍射測定表明沉積的薄膜為單斜結構的氟化銅-硒(CuF₂-Se)(附圖1)。

對不銹鋼基片上的氟化銅-硒(CuF₂-Se)復合材料薄膜電極的電化學性能測試結果如下：