[發(fā)明專利]一種電極片材料及電極片測(cè)試裝置和測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010189721.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN111342003B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林紫鋒;劉穎;馬國(guó)良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/133
• 分類號(hào): H01M4/133;H01M4/583;G01R27/02;G01R31/388;G01R31/389;G01N27/416;G01N27/48
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

本發(fā)明提供一種電極片材料及電極片測(cè)試裝置和測(cè)試方法，所述的一種電極片材料，由Ti₂SnC及MAX相、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑制備而成；所述的Ti₂SnC及MAX，包括Ti₂SnC及相關(guān)Ti₂AlC、(V,Ti)₂SnC、(Ti,Zr)₂SnC、(Ti,V,Nb)₂SnC、Ti₂(Sn,Co)C、Ti₂(Sn,Fe)C、Ti₂SiC。本發(fā)明利用Ti2SnC及相關(guān)MAX相不僅有著良好的導(dǎo)電性和抗氧化性，還利用材料層狀結(jié)構(gòu)，類似于碳材料的層片狀，滿足儲(chǔ)能材料的基本要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種電極片材料及電極片測(cè)試裝置和測(cè)試方法。

背景技術(shù)

三元層狀化合物MAX相是一種新型的可加工的陶瓷材料，M是過渡金屬元素，A是3到6主族元素，X是C或者N，同時(shí)擁有金屬和陶瓷的特征，具有很好的高溫抗氧化性和高導(dǎo)電性，由于目前更加傾向于將三元MAX相刻蝕剝離成二元的MXene層狀結(jié)構(gòu)，使其能夠擁有更好的儲(chǔ)能性能，但因此卻忽略掉MAX相也是層狀結(jié)構(gòu)。早期對(duì)于MAX相的研究偏向其機(jī)械性能：抗熱震性、較高彈性模量以及斷裂韌性等機(jī)械性能，沒有對(duì)其儲(chǔ)能條件進(jìn)行深入的探索，目前已經(jīng)有著155種MAX相被成功制備出來，已經(jīng)初步發(fā)現(xiàn)不同的A位元素的MAX相的儲(chǔ)能機(jī)理不同，所以希望能夠透徹了解MAX相的儲(chǔ)能機(jī)理，做出相應(yīng)的改善處理，將層間距較大的MAX相篩選出來直接作為儲(chǔ)能材料，對(duì)于層間作用力較強(qiáng)的MAX相，可以對(duì)其進(jìn)行M元素或者A元素?fù)诫s，改變?cè)卦影霃剑M(jìn)而使得層間作用力以及層間距增大，便能有更多的空間位點(diǎn)用于儲(chǔ)能。也可以通過超聲、球磨等破碎手段，在細(xì)化顆粒尺寸的同時(shí)，還能對(duì)MAX相的層間作用力有所削弱，就能省去刻蝕剝離這一工序，所以MAX相在儲(chǔ)能方面也有著很好的應(yīng)用前景。

而對(duì)于一些結(jié)構(gòu)比較緊密的MAX相，通過M位或者A位摻雜的方法，通過摻入一些原子半徑較大的元素從而改變層間距，比如V、Fe、Co、Zr，Nb等元素。

MAX相作為儲(chǔ)能材料的優(yōu)勢(shì)：

(1)制備：放電等離子體燒結(jié)、熔融鹽等制備方法眾多

(2)結(jié)構(gòu)：本身也為層狀結(jié)構(gòu)

(3)性能：高導(dǎo)電性、高溫抗氧化

(4)層間距可調(diào)控：M、A、X各位點(diǎn)都可摻雜

另外，單質(zhì)Sn的理論容量為990mAh/g，容量高達(dá)石墨負(fù)極材料的三倍，所以錫基的MAX相Ti₂SnC也有著很大的儲(chǔ)能應(yīng)用前景。

早期合成以及常見的MAX相主要有V₂AlC、Ti₃AlC₂、Ti₃SiC₂、Ti₄AlN₃等，MAX種類也從211、312、413相拓展至更高階的514、615、715相等。目前為止只有為數(shù)不多的研究人員直接將MAX相用于電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，比如Ti₃SiC₂、Ti₂SC，Nb₂SnC，其中Ti₂SC在0.4A/g循環(huán)1000圈之后，容量從80mAh/g增長(zhǎng)至180mAh/g；Ti₃SiC₂在0.4A/g的電流密度下循環(huán)3000圈之后，容量從70mAh/g增長(zhǎng)至180mAh/g；Nb₂SnC在0.5A/g的電流密度下循環(huán)600圈之后，容量從87mAh/g增長(zhǎng)至150mAh/g。

將Nb₂SnC相關(guān)文獻(xiàn)的技術(shù)方案整理如下：