[發(fā)明專利]一種鋰離子電池用錫基合金負極板及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410519378.2
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104393237B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 楊書廷;劉玉霞;張會雙;喬蕓;董紅玉;王秋嫻;尹艷紅
• 申請（專利權(quán)）人: 河南師范大學
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/1395;H01M4/04;C25D3/60;C25D7/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司41119
• 代理人: 牛愛周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池用錫基合金負極板，同時還涉及一種鋰離子電池用錫基合金負極板的制備方法。

背景技術(shù)

隨著社會科技發(fā)展，特別是鋰離子電池在便攜式電子設備及電動汽車等方面的廣泛應用，開發(fā)高容量、長壽命的電池迫在眉睫。目前商業(yè)化的鋰離子電池負極主要采用碳材料，其理論比容量為372mAh/g，工業(yè)應用的碳材料比容量提高是有限的，同時，在應用過程中，溫度較高時石墨化碳材料保護層會發(fā)生分解，導致電池失效或者引發(fā)安全問題。現(xiàn)在商品化的鋰離子電子負極已經(jīng)無法滿足當代電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，因此選擇一種高比能量且安全的負極材料是電化學工作的目標。

錫基材料作為鋰離子負極材料，因其高的能量密度、低的放電平臺和較好的導電性而得到廣泛的關(guān)注。由于錫在電池循環(huán)充放電過程中體積變化較大，造成其容易從集流體上脫落和粉化，從而引起電池循環(huán)性能下降以及電池穩(wěn)定性較差等問題。為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)一般通過三種方式解決：(1)將錫納米化后和其他材料復合；(2)構(gòu)建核殼或者空心結(jié)構(gòu)的錫復合材料；(3)制備錫基合金。通過大量的研究和實踐證明，第三種方法最為方便可行。近年來，關(guān)于錫基合金的負極制備方法具有大量的報道，主要涉及到化學還原法、濺射法、電子束沉積法、熔融法、電沉積法等，以上方法無論是制備納米錫復合材料還是在集流體上沉積錫基復合材料，均存在活性物質(zhì)錫在充放電循環(huán)過程中，易從集流體上脫落的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池用錫基合金負極板，解決現(xiàn)有錫負極中錫容易從集流體上脫落的問題。

本發(fā)明的第二個目的是提供一種鋰離子電池用錫基合金負極板的制備方法

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種鋰離子電池用錫基合金負極板，該錫基合金負極板是由以下方法制備的：

1)取電鍍液主鹽，配制含錫離子濃度為0.05～0.5mol/L、銅離子濃度為0.06～0.6mol/L的電鍍液A；

2)向電鍍液A中加入添加劑，得電鍍液B；

3)對電鍍所用的陰極進行結(jié)合面離析層處理，使陰極表面形成結(jié)合界面離析層；

4)將電鍍液B放入電鍍槽中進行電鍍，在陰極表面形成合金粗板；

5)將合金粗板從陰極表面剝離后，進行后處理，即得。

所述電鍍液主鹽為錫鹽和銅鹽。作為電鍍液主鹽的錫鹽優(yōu)選焦磷酸亞錫或SnSO₄。作為電鍍液主鹽的銅鹽優(yōu)選焦磷酸銅或CuSO₄。

所述電鍍液A中還含有濃度為0.1～2mol/L的電鍍絡合劑；所述電鍍絡合劑為焦磷酸鹽、硫酸、硫酸鹽、檸檬酸鹽、三乙醇胺中的任意一種或組合。作為電鍍絡合劑的焦磷酸鹽優(yōu)選焦磷酸鉀。

所述電鍍液A中還含有摻雜元素，所述摻雜元素為銻、鍺、鉛、鋁、鋅、銀、鈷、鐵、錳、鉻、鉬、鈦、鋯中的任意一種或其組合；所述摻雜元素與電鍍液主鹽的摩爾比為0.5～5：100。摻雜元素以離子(鹽)的形式加入電解液中。

所述電鍍液B中，添加劑的含量為0.5～10g/L；所述添加劑為聚二硫二丙烷磺酸鈉(SP)、硫脲、三乙醇胺、聚醚多元醇、聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、明膠、葡萄糖、3-巰基-1-丙磺酸鈉(MPS)中的任意一種或其組合。

步驟3)中所述結(jié)合面離析層處理是采用羥基苯并三唑(HOBT)噴涂在陰極表面形成結(jié)合界面離析層；所述結(jié)合界面離析層的厚度為10～50nm。

所述電鍍所用的陰極為陰極輥，所述陰極輥為材料為玻碳、高有序熱解石墨、純金屬釕、釕基合金或純鈦的輥狀電極；所述電鍍所用的陽極為陽極板，所述陽極板為錫電極、銅電極中的任意一種或兩種。

步驟4)中所述電鍍?yōu)楹汶娏麟婂兓蛎}沖電流電鍍，電流密度為0.5～20A/dm²，電鍍時間為10～30min，電鍍溫度為25～65℃。

步驟5)中所述后處理為對合金粗板依次進行擠壓固化、表面鈍化、環(huán)氧硅烷氧化處理。

所述擠壓固化的壓力為3～6MPa。所述表面鈍化為60℃熱風快吹表面鈍化。

步驟5)中所得錫基合金負極板的厚度為20～200μm。

一種鋰離子電池用錫基合金負極板的制備方法，包括下列步驟：

1)取電鍍液主鹽，配制含錫離子濃度為0.05～0.5mol/L、銅離子濃度為0.06～0.6mol/L的電鍍液A；

2)向電鍍液A中加入添加劑，得電鍍液B；

3)對電鍍所用的陰極進行結(jié)合面離析層處理，使陰極表面形成結(jié)合界面離析層；