[發明專利]一種鋰離子電池電極材料表面納米金屬修飾方法

在審

• 申請號: 201810342654.0
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108390013A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 王春花;白國梁;羅姣姣;王鈞偉;陳靜娟;董彥杰;羅啟波;黃巖;趙杰
• 申請（專利權）人: 安慶師范大學
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/04;C23C14/18;C23C14/35
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 王志興

本發明公開了一種鋰離子電池電極材料表面納米金屬修飾方法，包括如下步驟：(1)以鋰離子電池電極材料、導電劑、粘結劑和輔助溶劑NMP為原料電動攪拌配漿，電動或手動涂布制備電極極片；(2)采用真空磁控濺射鍍膜技術，以導電性能良好的金屬作為靶材，通過調控真空磁控濺射鍍膜工藝參數，在上述制備的電極極片表面實現均勻納米金屬修飾。本發明的優點在于：提供了一種鋰離子電池電極材料表面納米金屬修飾方法，操作方便，能夠精確控制電極極片表面納米金屬修飾厚度，可以顯著提高鋰離子電池電極材料顆粒之間的電導率，進而可以實現鋰離子電池倍率及循環性能的顯著提升，為高性能可快速充放電鋰離子電池的設計和制備提出了一種新思路。

技術領域

本發明涉及新能源材料領域，尤其涉及一種鋰離子電池電極材料表面納米金屬修飾方法。

背景技術

鋰離子電池憑借其獨特的魅力發展相當迅速，其產業呈現高速增長的態勢。正極材料是鋰離子電池的關鍵核心材料。但目前正極材料一般存在固有電導率低、鋰離子擴散系數小的問題，這使得其倍率及循環性能較差。目前電極材料現有極片制備技術如下：將磷酸亞鐵鋰粉末材料與粘結劑(如PVDF)、導電劑(如石墨)以及溶劑(如NMP)進行混合攪拌制備成具有一定粘度和流動性的電極漿料。然后經過涂布制備成電極極片，進而組裝成電池進行使用。

濺射鍍膜是指利用粒子轟擊靶材產生的濺射效應，使得靶材原子或分子從固體表面射出，在基片上沉積形成薄膜的過程。磁控濺射鍍膜技術成膜速率高，成膜的一致性好，成膜較為致密，且膜/基結合較好；可以在材料或工件表面實現納米尺度的薄膜緊密沉積，從而改變材料或工件表面性能，具有很高的經濟價值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有電極材料性能的不足，提供了一種科學有效、制作方便、具有較好的倍率性能和良好的循環性能的鋰離子電池電極材料表面納米金屬修飾方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種鋰離子電池電極材料表面納米金屬修飾方法，包括如下步驟：

(1)以鋰離子電池電極材料、導電劑、粘結劑和輔助溶劑NMP為原料電動攪拌配漿，電動或手動涂布制備電極極片；

(2)采用真空磁控濺射鍍膜技術，以導電性能良好的金屬作為靶材，通過調控真空磁控濺射鍍膜工藝參數，在上述制備的電極極片表面實現均勻納米金屬修飾。

作為本發明的優選方式之一，所述步驟(2)中采用金屬錫、鋁、金、銀和鈦作為靶材。

作為本發明的優選方式之一，所述步驟(2)中通過真空磁控濺射鍍膜技術制備磷酸亞鐵鋰電極極片時，采用的方法為射頻磁控濺射法，設備為高真空磁控濺射鍍膜設備。

作為本發明的優選方式之一，所述步驟(2)中真空磁控濺射鍍膜技術進行電極材料表面修飾。

作為本發明的優選方式之一，所述步驟(2)中錫靶材的真空磁控濺射鍍膜工藝參數具體為：本底真空(0.5-1.5)×10^-5Pa，啟輝壓力0.5-3Pa，工作氣壓0.14-0.16Pa，工作溫度：200-260℃，工作氣流：Ar，50-100sccm，濺射功率30-80W。

作為本發明的優選方式之一，所述步驟(2)中鋁靶材的真空磁控濺射鍍膜工藝參數具體為：本底真空(0.5-1.5)×10^-5Pa，啟輝壓力0.5-3Pa，工作氣壓0.14-0.16Pa，工作溫度：200-260℃，工作氣流：Ar，50-100sccm，濺射功率60-120W。

作為本發明的優選方式之一，所述步驟(2)中銀靶材的真空磁控濺射鍍膜工藝參數具體為：本底真空(0.5-1.5)×10^-5Pa，啟輝壓力0.5-3Pa，工作氣壓0.14-0.16Pa，工作溫度：200-260℃，工作氣流：Ar，50-100sccm，濺射功率30-90W。