[發(fā)明專利]一種高倍率鋰離子電池負極材料的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310666401.6 | 申請日： | 2013-12-10 |
| 公開（公告）號： | CN103647048A | 公開（公告）日： | 2014-03-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 穆道斌;沈雪陽;陳實;吳鋒;吳伯榮;黃榮;趙章宏;陶丹 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京理工大學(xué);高平唐一新能源科技有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/1393 | 分類號： | H01M4/1393;H01M4/38 |
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| 地址： | 100081 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 倍率 鋰離子電池 負極 材料 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種高倍率鋰離子電池負極材料的制備方法，屬于化學(xué)電源材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)
鋰離子電池(LIBs)在清潔儲能上扮演者領(lǐng)導(dǎo)市場的角色，尤其是在現(xiàn)在的便攜設(shè)備處能上，如智慧型手機iPhone、筆記本電腦等。盡管LIBs擁有諸多優(yōu)點，如無記憶效應(yīng)、安全無污染、高的比容量，但是目前由于電動汽車的發(fā)展引發(fā)了對LIBs性能的更好要求，尤其是其大電流充放電倍率性能。目前LIBs不盡如人意的倍率性能主要是由于電極-電解液界面上較慢的電化學(xué)反應(yīng)和充放電過程中較差的鋰離子傳導(dǎo)性引起的。過渡金屬氧化物TMOs(ZnO、CuO、Fe2O3、Co3O4等)是一類在自然界中廣泛存在的無機材料，形貌各種各樣，制備方法眾多且簡便，用作鋰離子負極材料時擁有遠遠高于傳統(tǒng)碳材料的理論容量。除此之外，TMOs的放電平臺普遍高于石墨，可以在一定程度上避免鋰枝晶的產(chǎn)生，有利于改善電池安全性能。
氧化鋅(ZnO)是一種常見的化學(xué)添加劑，在自然界中來源豐富，價格低廉，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性良好，在塑料，合成橡膠，粘結(jié)劑，潤滑油等產(chǎn)品中被廣泛使用。此外，作為一種新型的Ⅱ-Ⅵ族直接帶隙寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料，ZnO具有優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)特性，在太陽能電池和堿性鋅錳電池中得到一系列研究和商業(yè)化應(yīng)用[73,74]。近年來，隨著鋰離子二次電池對新型高容量高功率負極材料的迫切需求，ZnO以其較高的理論比容量(978mAhg-1)引起了研究人員的關(guān)注。但是，目前研究結(jié)果表明，ZnO在鋰離子負極材料領(lǐng)域離實用化還有一定的距離，這主要是是因為它即使在小電流循環(huán)下容量衰減也很嚴(yán)重，可逆容量低于200mAhg-1。追溯其原因，主要有兩個，一是在LixZn合金的形成過程中材料存在較為嚴(yán)重的體積變化最終導(dǎo)致活性物質(zhì)的粉化和脫落；二是ZnO作為半導(dǎo)體材料，導(dǎo)電性較差，電接觸不好以致電極失效。目前對ZnO的改性主要包括制備具有納米形貌結(jié)構(gòu)的ZnO,與其他活性材料的復(fù)合(如碳，金屬氧化物等)，以及直接在導(dǎo)電基底上生長ZnO活性物質(zhì)。相較單體而言，材料的電化學(xué)儲鋰性能都得到一定的提高，但都還未接近其理論水平，倍率性能上起色不大，遠未達到實用化水平，還具有很大的發(fā)展提升空間和前景。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有鋰離子電池負極材料在大電流充放電制度下的倍率性能較差的缺點，提供一種高倍率鋰離子電池負極材料的制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
本發(fā)明的一種高倍率鋰離子電池負極材料的制備方法，具體步驟為：
步驟一、先將高分子聚合物、鋅鹽和導(dǎo)電介質(zhì)前軀體鹽類溶解在N-N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，持續(xù)攪拌使其完全溶解，溶液呈透明狀；
步驟二、將步驟一所得透明溶液移至靜電紡絲設(shè)備，在高電壓下進行靜電紡絲噴射；
步驟三、待溶液噴射完全，從鋁箔上揭下收集到的薄膜，轉(zhuǎn)移至真空干燥箱進行干燥處理；
步驟四、將干燥后的產(chǎn)物分兩步進行階段升溫。待反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，取出產(chǎn)物即為氧化鋅/導(dǎo)電介質(zhì)/碳納米纖維。
步驟一中高分子聚合物，包括聚苯胺、聚吡咯、聚乙烯、聚丙烯腈或聚噻吩；
步驟一中鋅鹽為乙酸鋅、氯化鋅、碳酸鋅、硫酸鋅或硝酸鋅；
步驟一中導(dǎo)電介質(zhì)前軀體鹽類包括乙酸銅、氯化銅、硝酸銅、碳酸銅、硝酸銀、硝酸鎳和氯化鎳；
步驟一中導(dǎo)電介質(zhì)為銅、銀和鎳；
步驟四中階段升溫的第一步是在空氣氣氛下，溫度范圍為30-300℃；階段升溫的第二步是在氬氣氣氛下，溫度范圍為300-1000℃。
有益效果
1、本發(fā)明的一種高倍率鋰離子電池負極材料的制備方法，制備工藝簡單易行，控制精確，可重復(fù)性高。
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