[發明專利]一種新型鋰離子電池鈦基金屬氫化物負極的制備方法

有效

• 申請號: 201810372305.3
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108767198B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 江海波;裴志彬;蔡桂凡;石永倩;郭倩
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/1393
• 分類號: H01M4/1393;H01M4/1397;H01M4/04
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 段曉微

本發明公開了一種新型鋰離子電池鈦基金屬氫化物負極的制備方法，涉及鋰離子電池負極材料技術領域，是將鈦基金屬氫化物與碳質材料混合制成靶材，通過磁控濺射制備成薄膜極片。該方法既避免傳統負極極片加工工序中添加導電劑和涂膜等繁瑣步驟，還有效減小金屬氫化物的顆粒尺寸，制備的氫化物與碳質材料的薄膜極片也能有效的緩解電極材料在電池充放電過程中的體積效應，改善其可逆性，為鋰離子電池負極材料的發展提供一種新的可能性。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池負極材料技術領域，尤其涉及一種新型鋰離子電池鈦基金屬氫化物負極的制備方法。

背景技術

化學電源是一種將化學能轉變為電能的裝置，其最初的雛形是鉛酸電池，它的發明和應用為蓄電池的發展奠定了基礎，作為其中發展最快最好的鋰離子電池體系，人們一直在尋求開辟新的方向。負極材料作為鋰離子電池的重要組成部分，重點影響著電池的比容量及循環性能，始終是鋰離子電池的研究重點。

鈦基金屬氫化物基于轉換反應作為鋰離子電池負極材料具有很高的理論比容量(1074mAh g-1)和較低的對鋰電壓(0.1～0.3V)，因此其作為鋰離子電池負極材料顯現出巨大潛力。鈦基金屬氫化物作為鋰離子電池負極材料的最大瓶頸在于其與Li⁺的反應分步進行，反應路徑比較復雜，導致鈦基金屬氫化物的可逆性及循環穩定性很差。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種新型鋰離子電池鈦基金屬氫化物負極的制備方法，用于制備具有顆粒尺寸較小的薄膜極片，改善其可逆性，為鋰離子電池負極材料的發展提供一種新的可能性。

本發明提出的一種新型鋰離子電池鈦基金屬氫化物負極的制備方法，是將鈦基金屬氫化物與碳質材料混合制成靶材，通過磁控濺射制備成薄膜極片。

優選地，具體步驟如下：

S1、將金屬Ti、Cr和Ni酸洗除雜，然后進行熔煉、熱處理，得鈦基合金；

S2、將鈦基合金進行氫化處理，得鈦基金屬氫化物；

S3、將鈦基金屬氫化物與碳質材料混合制成靶材；

S4、將靶材用磁控濺射法制備成薄膜極片；

S5、將制得的薄膜極片再次氫化處理，使其氫化完全，制得負極極片。

優選地，S1中，Ti、Cr和Ni的摩爾質量百分比為85-90：5-10：5-10。

優選地，S1中，熔煉是在氬氣保護下進行電弧熔煉，優選地，采用非自耗電弧爐進行熔煉。

優選地，S1中，熱處理是在高真空環境下進行；優選地，采用鉬絲爐進行熱處理；優選地，熱處理溫度為1480-1510℃，熱處理時間為50-80min。

優選地，S2中，氫化處理的氫壓為3.5-4MPa，反應時間為50-80min，反應溫度為390-420℃。

優選地，S3中，碳質材料為石墨、乙炔黑、石墨烯中的一種。

優選地，S3中，靶材的直徑為14-16cm。

優選地，S4中，磁控濺射的襯底為硅基片；優選地，靶材與襯底的距離為5-7cm；優選地，制備的薄膜極片的厚度為1-2μm。

優選地，S4中，抽真空至小于2×10^-4Pa。