[發明專利]一種用于鋰離子電池的多孔硅鍍銅電極及其制備方法

在審

• 申請號: 201710099318.3
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106784613A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 袁偉;潘保有;邱志強;羅健;黃詩敏;閆志國;譚振豪;湯勇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/139;H01M4/66;H01M4/75;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種用于鋰離子電池的多孔硅鍍銅電極，其特征在于，所述多孔硅鍍銅電極為圓柱形；所述多孔硅鍍銅電極由鍍銅多孔硅顆粒構成；所述鍍銅硅顆粒由外殼和內芯構成；所述外殼由銅顆粒構成，銅顆粒之間為多孔納米結構；所述內芯為多孔硅。

2.權利要求1所述的一種用于鋰離子電池的多孔硅鍍銅電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）多晶硅粉的預處理：將多晶硅粉浸泡在HCl溶液中，去除雜質，再用標準篩過濾，清洗干凈，備用；

（2）沉積納米Ag顆粒：將清洗干凈的多晶硅粉浸泡于AgNO₃和HF的混合溶液中，在多晶硅粉表面沉積形成納米Ag顆粒，標準篩過濾，清洗干凈；

（3）多孔硅的呈現：將表面沉積了納米Ag顆粒的多晶硅粉浸泡于HF和H₂O₂的混合腐蝕液中，在多晶硅粉顆粒表面反應形成錐形孔，標準篩過濾，清洗干凈，得到多孔硅；

（4）外殼的制備：將得到的多孔硅浸泡于含銅離子的鍍液中，磁力攪拌至溶液無氣泡產生，標準篩過濾，清洗干凈，真空烘干，得到鍍銅多孔硅；

（5）電極的形成：將得到的鍍銅多孔硅均勻鋪在模具中，保護氣氛下燒結，得到所述用于鋰離子電池的多孔硅鍍銅電極。

3.根據權利要求2所述的一種用于鋰離子電池的多孔硅鍍銅電極的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述多晶硅粉的粒徑為350~450目；所述HCl溶液的質量濃度為9~11%；所述浸泡的時間為25~35min。

4.根據權利要求2所述的一種用于鋰離子電池的多孔硅鍍銅電極的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述AgNO₃和HF的混合溶液中，AgNO₃的濃度為0.01~0.03mol/L，HF的濃度為1~3wt%；所述沉積的時間為1~3min。

5.根據權利要求2所述的一種用于鋰離子電池的多孔硅鍍銅電極的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述HF和H₂O₂的混合腐蝕液中， HF的濃度為2.5~3mol/L，H₂O₂的濃度為0.5~1.5wt%；所述反應的溫度為20~30℃，反應的時間為1.5~2.5h。

6.根據權利要求2所述的一種用于鋰離子電池的多孔硅鍍銅電極的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，所述含銅離子的鍍液由NaKC₄H₄O₆·4H₂O、CuSO₄·5H₂O、HCHO、NaOH和H₂O配制而成，鍍液中，NaKC₄H₄O₆的濃度為0.04~0.05g·mL^-1， CuSO₄的濃度為0.01~0.02g·mL^-1，HCHO的濃度為9~10mL·L^-1，NaOH的濃度為0.01~0.02 g·mL^-1。

7.根據權利要求2所述的一種用于鋰離子電池的多孔硅鍍銅電極的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，所述磁力攪拌的轉速為450~500r·min^-1；所述真空烘干是在30-60℃下烘5~6h。

8.根據權利要求2所述的一種用于鋰離子電池的多孔硅鍍銅電極的制備方法，其特征在于，步驟（1）~（4）中，所述標準篩為900~1100目的標準篩；所述清洗干凈是用去離子水清洗。

9.根據權利要求2所述的一種用于鋰離子電池的多孔硅鍍銅電極的制備方法，其特征在于，步驟（5）中，所述保護氣氛為氫氣；所述燒結的溫度為800~900℃，燒結的時間為1~2h；所述模具具有與多孔硅鍍銅電極的尺寸相同的圓柱形內腔。