[發明專利]一種碳膜-M集流體的制備方法

在審

• 申請號: 201711466508.0
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108091881A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 張全生;黨國舉;周敦凡;閔凡奇;張紹乙;張紹凡;王振宇
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 楊軍

本發明公開了一種碳膜?M集流體的制備方法。本發明以導電的碳膜為基底，通過溶液中的置換反應，使碳膜上均勻生長所需要的金屬膜層。通過使碳膜與活潑金屬之間的連接作用，以及活潑金屬與溶液中的次活潑金屬離子的置換反應，從而使得電子在碳膜與活潑金屬間轉移，使得溶液中的金屬離子在碳膜表面發生還原反應，制得碳膜?M集流體。本發明方法簡單，條件可控，可以制備各種碳膜?金屬集流體，并且大規模生產。本發明根據不同的置換時間、置換溫度可以得到各種不同形貌的碳膜?金屬表面，此碳膜?金屬集流體可以應用于鋰離子電池材料、電化學傳感器材料、催化材料等各種領域。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體的說，涉及一種碳膜-M集流體的制備方法。

背景技術

近年來，鋰電池發展迅速，國家大力主導新能源行業的發展，傳統的鋰電池集流體已經無法滿足現階段能量密度對其性能的要求，高比能集流體的發展已經成為主流趨勢，而且傳統石墨作為負極也已經無法滿足現在電池所要求的能量密度，金屬鋰作為負極應用于電池是大勢所趨。單純碳膜作為集流體，可以提高電池的容量和能量密度，但卻有顯著的缺點，首次容量損失很大，所以必須和導電性好的材料復合。

碳膜-M集流體的制備方法大多都是以碳膜為基體，通過電鍍方法而得，但是電鍍方法得到的碳膜-M集流體一部分受到鍍液配方的問題或環保問題的限制，只能制備較少量碳膜-M集流體，而且電鍍工藝復雜，不易調控，還有一個重要的限制原因就是電流密度在碳膜上分布并不是均勻，導致所得的金屬在碳膜上的生長嚴重不均，很難調控。本發明采用置換反應，根據金屬鹽濃度以及置換時間，可以方便調控金屬生長的形貌與厚度，工藝簡單、適合工業生產。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種碳膜-M集流體的制備方法。本發明方法簡單，條件可控，采用置換反應，使得金屬離子在碳膜表面均勻生長，制備各種碳膜-金屬集流體。根據不同的置換時間、置換溫度可以得到各種不同形貌的碳膜-金屬表面，此碳膜-金屬集流體可以應用于鋰離子電池材料、電化學傳感器材料、催化材料等各種領域。

本發明的技術方案具體介紹如下。

一種碳膜-M集流體的制備方法，本發明以導電的碳膜為基底，基底上設有活潑金屬片，基體連同活潑金屬片置于次活潑金屬鹽溶液中，通過置換反應，使碳膜上均勻生長次活潑金屬；其中：活潑金屬的金屬性強于次活潑金屬的金屬性。

本發明中，活潑金屬可以是鎂，鋁、鋅，鐵，錫或鉛，次活潑金屬和活性金屬相匹配，分別與是銅，銀，鉑，金的任一種；或者是按照鎂，鋁、鋅，鐵，錫，鉛順序，每個金屬的前面的金屬作為活潑金屬、此金屬作為次活潑金屬。

本發明中，活潑金屬為鋅；次活潑金屬為銅。

本發明中，次活潑金屬鹽溶液為水溶液。

本發明中，次活潑金屬鹽溶液的質量濃度為0.1％-10％。

本發明中，置換反應的時間為0.001-10h，置換溫度為室溫-100℃。

本發明中，置換反應的時間為0.5～2h，置換溫度為室溫。

和現有技術相比，本發明的有益效果在于，本發明方法簡單，條件可控，采用置換反應，使得金屬離子在碳膜表面均勻生長，制備各種碳膜-金屬集流體，可以大規模生產。根據不同的置換時間、置換溫度可以得到各種不同形貌的碳膜-金屬表面，此碳膜-金屬集流體可以應用于鋰離子電池材料、電化學傳感器材料、催化材料等各種領域。

附圖說明

圖1實施例1制備的CNT-Cu的SEM圖。

圖2實施例2制備的導電碳氈-Cu的SEM圖

圖3實施例3制備的CNT-Cu的SEM圖

圖4實施例4制備的CNT-Zn的SEM圖