[發(fā)明專利]一種用于鋰離子電池的多層納米復(fù)合電極及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710036957.5
• 申請(qǐng)日: 2017-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106601996A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁偉;邱志強(qiáng);羅健;潘保有;黃詩(shī)敏;閆志國(guó);譚振豪;湯勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/134
• 分類號(hào): H01M4/134;H01M4/66;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M4/1395;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種用于鋰離子電池的多層納米復(fù)合電極，其特征在于，主要由銅集流體和多層活性物質(zhì)構(gòu)成；所述銅集流體由銅粉顆粒構(gòu)成；

所述銅集流體具有多孔結(jié)構(gòu)和納米針狀結(jié)構(gòu)；所述多孔結(jié)構(gòu)由銅粉顆粒之間形成；所述納米針狀結(jié)構(gòu)在銅粉顆粒的表面上；

所述多層活性物質(zhì)包覆在帶納米針狀結(jié)構(gòu)的銅粉顆粒的外表面；所述多層活性物質(zhì)包括硅納米層和碳納米層，所述碳納米層包覆在硅納米層的外表面。

2.權(quán)利要求1所述的一種用于鋰離子電池的多層納米復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）銅粉的燒結(jié)：稱量銅粉置于石墨模具中，放入真空電阻爐中，高溫?zé)Y(jié)，得到燒結(jié)樣品；

（2）氧化銅納米針狀結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)與還原：將燒結(jié)樣品置于馬弗爐中，高溫加熱后，再置于真空電阻爐中，氫氣氣氛下加熱還原，得到所述銅集流體；

（3）硅納米層的沉積：將銅集流體置于化學(xué)氣相淀積反應(yīng)器內(nèi)，通入純硅烷，完成硅納米層的沉積；

（4）碳納米層的包覆：將沉積了硅納米層的銅集流體置于聚乙烯醇溶液中浸泡，真空干燥后，置于真空電阻爐內(nèi)，保護(hù)氣氛下加熱保溫，得到所述用于鋰離子電池的多層納米復(fù)合電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于鋰離子電池的多層納米復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述高溫?zé)Y(jié)的溫度為800~900℃，時(shí)間為1~2h；所述高溫?zé)Y(jié)是在氫氣氣氛下進(jìn)行。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于鋰離子電池的多層納米復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述高溫加熱的溫度為400~700℃，時(shí)間為5~7h；所述高溫加熱是在空氣氣氛下進(jìn)行。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于鋰離子電池的多層納米復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述加熱還原的溫度為250~300℃，時(shí)間為2~2.5h。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于鋰離子電池的多層納米復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述純硅烷的通入量為4~7ml/min；所述化學(xué)氣相淀積反應(yīng)器內(nèi)的沉積過(guò)程參數(shù)為：壓力75~80Pa，溫度200℃~250℃，時(shí)間30~40min，射頻功率74~76mW/cm²。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于鋰離子電池的多層納米復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，所述聚乙烯醇溶液的質(zhì)量濃度為4wt%~5wt%；所述浸泡的時(shí)間為2~3h；所述真空干燥是在60~70℃下干燥6~7h。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于鋰離子電池的多層納米復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，所述保護(hù)氣氛為氬氣氣氛；所述加熱保溫的溫度為200~250℃，保溫的時(shí)間為2~3h。