[發明專利]電化學活性材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201911079126.1
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN110783548B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 王金娥;董明
• 申請（專利權）人: 蘇州第一元素納米技術有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;B82Y30/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

一種電化學活性材料及其制備方法，屬于電極材料技術領域。該電化學活性材料的制備方法，包括以下步驟：S1，制備表面包覆有納米金晶的碳納米管紙，再在充氬氣手套箱中，于包覆有納米金晶的碳納米管紙表面輥軋金屬鋰箔；S2，加熱至鋰融化，使鋰浸潤到碳納米管紙內部，得到鋰?金?碳納米管復合箔材；S3，在鋰?金?碳納米管復合箔材表面低溫濺射一層納米硅，得到電化學活性材料。本發明通過在碳納米管表面設置納米金晶層，避免了鋰晶界對碳納米管的排斥，使熔融鋰很容易浸潤碳納米管，保證了碳納米管在金屬鋰中的均勻分散。

技術領域

本發明涉及的是一種電極材料領域的技術，具體是一種電化學活性材料及其制備方法。

背景技術

作為下一代鋰金屬電池關鍵負極材料之一，鋰金屬因其極大的比容量(3860mAh/g)受到了業界 越來越廣泛的關注。在提供接近十倍于傳統石墨負極的比容量的同時，鋰金屬負極的使用還可以顯著 的拓展鋰電池正極材料的選擇，使得一些本身不含鋰的正極材料，如硫，氧化釩等的應用成為可能。 但是由于鋰金屬十分活潑，導致其表面成分極其復雜，由此進一步導致了在電化學過程中的鋰金屬的 沉積和溶解具有明顯的不均勻性，從而導致枝晶的過度生長。枝晶和電解液之間大量的副反應，在顯 著拉低電池的庫倫效率的同時，也極大的限制了鋰電池的循環壽命和電池的安全性。

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明由此而來。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出了一種電化學活性材料及其制備方法，通過在碳納 米管表面設置納米金晶層，避免了鋰晶界對碳納米管的排斥，使熔融鋰很容易浸潤碳納米管，保證了 碳納米管在金屬鋰中的均勻分散。

本發明涉及一種電化學活性材料的制備方法，包括以下步驟：

S1，制備表面包覆有納米金晶的碳納米管紙，再在充氬氣手套箱中，于包覆有納米金晶的碳納 米管紙表面輥軋金屬鋰箔；

S2，加熱至鋰融化，使鋰浸潤到碳納米管紙內部，得到鋰-金-碳納米管復合箔材；

S3，在鋰-金-碳納米管復合箔材表面低溫濺射一層納米硅，得到電化學活性材料。

優選的，所述表面包覆有納米金晶的碳納米管紙通過在大孔隙率碳納米管紙表面低壓冷態濺射 金金屬得到。

優選的，所述納米金晶厚度為1～100nm，進一步優選為10～20nm。

優選的，所述鋰箔厚度為0.1～100μm，進一步優選為1～20μm。

優選的，步驟S2中，加熱溫度為200℃～300℃。

優選的，所述輥軋金屬鋰箔及后續步驟均在充氬氣手套箱中操作。

優選的，所述包覆納米硅的厚度為100～300nm。

本發明涉及一種電化學活性材料，采用上述方法制備得到。

技術效果

與現有技術相比，本發明具有如下技術效果：

1)碳納米管表面納米金晶層的存在避免了鋰晶界對碳納米管的排斥，使熔融鋰很容易浸潤碳納 米管，保證了碳納米管在金屬鋰中的均勻分散；

2)碳納米管的均勻加入解決了負極材料在充放電過程中巨大的體積膨脹問題，能夠保證穩定的 SEI膜結構；

3)表面納米硅層的存在，可有效避免電解液和活潑鋰金屬表面的直接接觸，減少副反應的發生， 同時它還為鋰金屬和電解液之間構建了一層導離子過渡層，起到了很好的均勻離子通道的作用。

附圖說明

圖1為實施例1制備的電化學活性材料、鋰箔分別與磷酸亞鐵鋰組裝電池，測得的電池循環 性能對比圖。

具體實施方式