[發(fā)明專利]一種用于鋰電池的陽(yáng)極材料及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201711422761.6 | 申請(qǐng)日： | 2017-12-25 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN108039479B | 公開(kāi)（公告）日： | 2020-06-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 趙宇;魏開(kāi)遠(yuǎn);崔艷華;崔益秀;張小強(qiáng);倪爽;唐兵華;曹勇;陳勇;胡守亮;王超 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中國(guó)工程物理研究院電子工程研究所 |
| 主分類號(hào)： | H01M4/36 | 分類號(hào)： | H01M4/36;H01M4/52;H01M4/58;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246 | 代理人： | 夏艷 |
| 地址： | 621900 四*** | 國(guó)省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 鋰電池 陽(yáng)極 材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于鋰電池的陽(yáng)極材料及其制備方法，該陽(yáng)極材料為L(zhǎng)iPON包覆鐵酸鎳的薄膜，通過(guò)脈沖激光沉積法制備得到NiFe2O4薄膜，在NiFe2O4薄膜上利用磁控濺射法制備得到LiPON包覆鐵酸鎳薄膜材料。該薄膜制成的電極，具有良好的充放電循環(huán)可逆性和倍率性能，電極的比容量保持在872mAh/g左右。電極經(jīng)50次循環(huán)后容量沒(méi)有無(wú)明顯的衰減。LiPON包覆鐵酸鎳的薄膜電極材料化學(xué)穩(wěn)定性好、比容量高、制備方法簡(jiǎn)單，適用于鋰電池。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電化學(xué)中鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于鋰電池的陽(yáng)極材料及其制備方法。
背景技術(shù)
近年來(lái)，鋰離子電池因其具有比容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好、無(wú)記憶效應(yīng)以及綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)而發(fā)展迅速。隨著人們對(duì)能源需求的提高，隨著電動(dòng)汽車以及移動(dòng)電子產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)鋰離子電池的比容量以及倍率性能也提出了更高的要求。為了進(jìn)一步提高鋰離子電池的性能，人們正在研究、尋找比目前使用的電極材料性能更好的新型材料。此外，隨著微電子器件的小型化，迫切要求開(kāi)發(fā)與此相匹配的鋰離子電池，例如薄膜鋰離子電池等。目前為止關(guān)于鐵酸鎳作為負(fù)極材料的報(bào)道有很多，但是循環(huán)和倍率性能很差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)提供一種用于鋰電池提高鐵酸鎳負(fù)極材料循環(huán)和倍率性能的制備方法，本發(fā)明提出的鋰電池陽(yáng)極材料是具有非晶的LiPON包覆尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵酸鎳(NiFe2O4)的薄膜材料。經(jīng)研究表明，此類材料具有良好的電化學(xué)性能，可作為高性能鋰電池的負(fù)極材料。
本發(fā)明具體通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種用于鋰電池陽(yáng)極材料的制備方法，具體通過(guò)以下步驟完成：
將NiFe2O4壓片制成脈沖激光沉積所用的靶，激光器產(chǎn)生的脈沖激光波經(jīng)透鏡聚焦后入射至NiFe2O4靶上，NiFe2O4靶和基片的距離為40-60mm，基片在氧氣氣氛中沉積得到NiFe2O4薄膜。
將磷酸鋰的粉末壓片制成磁控濺射所用的磷酸鋰靶，將上一步沉積有NiFe2O4薄膜的基片轉(zhuǎn)移到磁控濺射設(shè)備中，磷酸鋰靶和基片的距離為40-60mm，在氬氮混合氣氛中，在基片上沉積得到LiPON薄膜，室溫沉積，得到LiPON包覆鐵酸鎳(NiFe2O4)薄膜材料。
進(jìn)一步，所述的基片采用不銹鋼片或鍍鉑單晶硅片。
進(jìn)一步，制備NiFe2O4薄膜時(shí)基片溫度為500-700℃，優(yōu)選的，所述的基片溫度為650℃。
進(jìn)一步，制備所述的NiFe2O4薄膜的脈沖激光波的波長(zhǎng)為248nm。
進(jìn)一步，所述的氬氮混合氣中按體積比Ar:N2為8:24。
進(jìn)一步，在氬氮混合氣氛中基片沉積得到LiPON薄膜的沉積時(shí)間為0.2-1.0小時(shí)。
進(jìn)一步，所述的NiFe2O4靶和基片的距離為50m，所述的磷酸鋰靶和基片的距離為50m。
本發(fā)明上述薄膜的沉積時(shí)間由薄膜厚度要求確定，薄膜厚度可由掃描電鏡測(cè)定，薄膜的重量根據(jù)電子天平稱量實(shí)驗(yàn)前后基片重量作差得到。
通過(guò)以上制備方法得到的LiPON包覆鐵酸鎳(NiFe2O4)薄膜材料也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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