[發(fā)明專利]氧化鋁模板、高度垂直有序銻納米線陣列及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010455838.5
• 申請日: 2020-05-26
• 公開（公告）號: CN111575761B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 方耀國;田秀君;李敏;吳月;陳淑青
• 申請（專利權）人: 蘇州凌威新能源科技有限公司;湖南新敏雅新能源科技有限公司;四川新敏雅電池科技有限公司
• 主分類號: C25D11/16
• 分類號: C25D11/16;C25D11/08;C25D11/10;C25D11/24;C25D1/00;H01M4/38;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市一法律師事務所 11654
• 代理人: 劉榮娟

本申請?zhí)峁┮环N氧化鋁模板的制備方法，包括如下步驟：提供鋁箔；在所述鋁箔的第一面形成有序排列的多個凹坑結構；將所述鋁箔通過陽極氧化形成氧化鋁模板，其中，所述多個凹坑結構進一步氧化形成多個有序排列的孔陣列；在所述氧化鋁模板的第一面沉積導電層；在所述導電層上沉積支撐層；除去所述氧化鋁模板第二面的鋁箔和部分氧化鋁層，暴露到所述多個有序排列的孔陣列；對所述氧化鋁模板進行擴孔處理。本申請在電解氧化鋁模板之前，在其上形成有序排列的凹坑結構，所述凹坑結構在陽極氧化后轉化為有序排列的孔陣列，凹坑結構分布越有序，形成的孔陣列越有序，可通過調節(jié)凹坑結構的有序度來調節(jié)孔陣列的有序度，從而獲得高度有序的孔陣列。

技術領域

本申請涉及鋰離子電池材料領域，特別涉及一種氧化鋁模板、高度垂直有序銻納米線陣列及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池主要由電極、隔膜和電解液組成。目前，應用最廣泛的負極材料是石墨，它的理論容量可達372mAh/g(LiC₆)，但首效低，很難滿足需求；另外，石墨與鋰之間的反應電位低，可導致鋰枝晶產生，這樣會引起一系列安全問題，因此亟待找到一種高的比容量、高首效以及與反應鋰電位高等優(yōu)點的電池材料來替代石墨。

不同于石墨嵌鋰儲存機理，合金類型的材料，如：Si，Ge，Sn，Sb等能在高電壓和高摩爾比下和鋰反應形成合金，由于鋰合金的形成反應通常可逆的，因此能夠與鋰形成合金的金屬理論上都能作為鋰電池材料。金屬銻屬于合金/去合金化電極材料，LixSb(0＜x＜3)，在反應中可與鋰離子形成不同的合金化合物，因此，金屬銻相對于石墨電極(372mAh g^-1)，具有較高的理論比容量(660mA h g^-1)。同時金屬銻具有較低的嵌鋰平臺(0.5V-0.8V)，相比石墨電極，可避免由于形成鋰枝晶刺破電池隔膜產生安全隱患。另外，金屬銻既可以做負極也可以做正極材料，取決于對電極材料的特性。目前金屬銻應用于鋰離子電池存在最大的問題就是在充放電過程中存在＞150％的體積膨脹，容易造成材料粉碎、結構坍塌，從而導致電池容量衰減快，穩(wěn)定性差等缺點。

發(fā)明內容

本申請要解決的技術問題是提供一種電化學性能優(yōu)異的氧化鋁模板、高度垂直有序銻納米線陣列及其制備方法。

為解決上述技術問題，本申請公開了一種氧化鋁模板的制備方法，包括如下步驟：

提供鋁箔；

在所述鋁箔的第一面形成有序排列的多個凹坑結構；

將所述鋁箔通過陽極氧化，形成氧化鋁模板，其中，將所述的多個凹坑結構進一步氧化為多個有序排列的孔陣列；

在所述氧化鋁模板的第一面沉積導電層；

在所述導電層上沉積支撐層；

除去所述氧化鋁模板第二面的鋁和部分氧化鋁層至暴露到所述多個有序排列的孔陳列為止；

對氧化鋁模板的第二面進行擴孔處理。

優(yōu)選地，提供鋁箔工藝中，所述的鋁箔預先進行過表面清洗和拋光，所述清洗和拋光工藝包括：

清洗所述鋁箔；

以所述鋁箔為陽極，惰性電極為陰極，在體積比為1∶(5～7)的高氯酸和乙醇的混合溶液中，在電壓為20V～35V的條件下拋光2min～4min。

優(yōu)選地，通過壓印法在所述鋁箔的第一面形成有序排列的多個凹坑結構。

優(yōu)選地，陽極氧化時的電解液為酸與醇的混合溶液，所述酸選自磷酸、硫酸、草酸或檸檬酸；所述醇為無水乙醇、甲醇或乙二醇。

優(yōu)選地，陽極氧化時的電解液為磷酸和甲醇的水溶液，其中磷酸、甲醇和水的體積比為1∶(10～20)∶100。