[發明專利]一種以量子點@碳薄膜為保護層的鋰離子電池陽極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010618435.8
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111816876B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 李愛東;房佳斌;劉暢;任強;吳迪
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/48;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種以量子點@碳薄膜為保護層的鋰離子電池陽極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)襯底的準備：選用導電集流極襯底，超聲清洗干凈；

(2)水熱法生長納米活性氧化物：將步驟(1)得到的襯底進行水熱反應生長納米活性氧化物電極材料，在空氣氣氛中300℃-400℃下退火處理；

(3)MLD沉積無機-有機雜化物薄膜：在步驟(2)制備的納米活性氧化物上沉積5-20納米MLD雜化物薄膜，所述雜化物薄膜為鈦氧烷、鋅氧烷、鐵基、鋯基或鈷基雜化薄膜；

(4)在上述步驟(3)的基礎上對樣品在還原性/惰性氣氛下退火，雜化物薄膜轉化為2-10納米量子點@碳薄膜保護層，所述量子點@碳薄膜保護層為無機-有機雜化物衍生的氧化物量子點（Quantum Dots，QDs）@碳薄膜，形成納米核殼電極。

2.根據權利要求1所述的以量子點@碳薄膜為保護層的鋰離子電池陽極的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述活性氧化物為ZnO、NiO、Co₃O₄、Fe₂O₃或NiCo₂O₄；步驟(4)中所述量子點@碳薄膜保護層為TiO₂ QDs@碳，ZnO QDs@碳、ZrO₂ QDs@碳、Fe₂O₃ QDs@碳或Co₃O₄ QDs@碳。

3.根據權利要求1所述的以量子點@碳薄膜為保護層的鋰離子電池陽極的制備方法，其特征在于，當活性氧化物為氧化鋅時，步驟(1)的襯底上需要使用ALD技術在其表面生長ZnO種子層。

4.權利要求1-3任一項所述方法制備的以量子點@碳薄膜為保護層的鋰離子電池陽極，其特征在于，包括：集流極、納米活性氧化物層、量子點@碳薄膜保護層；由內向外依次為集流極、納米活性氧化物層、量子點@碳薄膜保護層；所述活性氧化物的尺寸控制在納米尺度，所述量子點@碳薄膜保護層由分子層沉積制備的無機-有機雜化薄膜退火得到，所述量子點@碳薄膜保護層厚度控制在2-10納米，電極活性物質總量1 mg/cm²。

5.根據權利要求4所述的以量子點@碳薄膜為保護層的鋰離子電池陽極，其特征在于，所述量子點@碳薄膜保護層為無機-有機雜化物衍生的氧化物量子點@碳薄膜。

6.根據權利要求4所述的以量子點@碳薄膜為保護層的鋰離子電池陽極，其特征在于，所述活性氧化物為ZnO、NiO、Co₃O₄、Fe₂O₃或NiCo₂O₄；所述量子點@碳薄膜保護層為TiO₂ QDs@碳，ZnO QDs@碳、ZrO₂ QDs@碳、Fe₂O₃ QDs@碳或Co₃O₄ QDs@碳。

7.根據權利要求4或6所述的以量子點@碳薄膜為保護層的鋰離子電池陽極，其特征在于，當活性氧化物為ZnO時，所述集流極與納米活性ZnO層之間為ZnO種子層。