[發明專利]一種AlCuCo準晶材料的應用

有效

• 申請號: 202011102676.3
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112259726B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 楊熠;王坤;許國寶;尹冰冰;楊奇斌
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H01M4/46
• 分類號: H01M4/46;H01M4/1395;H01M10/0525;C22C21/12;C22C1/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鐘丹;魏娟

本發明公開了一種AlCuCo準晶材料的應用，將AlCuCo準晶材料作為鋰離子電池負極材料應用于鋰離子電池中。所述AlCuCo準晶材料中，按質量比計，其組成為：Al 65wt％，Cu 20wt％，Co15wt％，所述AlCuCo準晶材料的制備方法為：按設計比例配取純Al、純Cu和純Co，然后于熔煉爐中反復熔煉、獲得AlCuCo準晶鑄錠，AlCuCo準晶鑄錠冷卻、清潔、研磨，即得AlCuCo準晶材料。將AlCuCo準晶材料作為鋰離子電池負極材料應用于鋰離子電池中，表現出優異的充放電性能及良好的循環特性，為探索準晶材料在鋰離子電池上的應用提出了可能性，擴寬了準晶材料的應用。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池負極材料領域，具體涉及一種AlCuCo準晶材料的應用。

背景技術

作為新一代儲能電池，鋰離子電池由于具有吸引人的特性，包括高能效，循環壽命長，高能量密度和高功率密度等優點，廣泛應用于各種電子設備中，受到廣泛關注。這些優勢使它們比其他傳統的可充電電池(如鉛酸電池，鎳鎘電池和鎳金屬氫化物電池)更小，更輕。而鋰離子電池性能的好壞與所使用的正負極材料息息相關，其中負極材料在電池整體容量貢獻和循環壽命方面起著重要的作用。傳統的商業化負極材料是石墨，該材料存在比能量低、安全性差等問題，抑制了鋰離子電池的發展，因而發展更有價值的儲能材料是目前急需解決的問題。

當D.Shechtman等在1984年底宣布，他們在急冷凝固的Al-Mn合金中發現具有五重旋轉對稱但并無平移周期性的合金相后，就在晶體學及其有關的學術界產生很大震動。稍后，這種無平移周期性但有位置序的晶體就稱為準周期晶體，簡稱準晶。它具有較高的硬度、低摩擦系數、不粘性、耐蝕、耐腐等，主要用于表面改性材料和結構材料增強相。由于準晶的本質脆性限制其在結構材料方面的應用，工業界和學術界都很期待準晶材料會產生突破性重大實際應用。

AlCuCo準晶是一種典型的二維十次準晶。二維空間的結構是由內角為36度、144度和72度、108度的兩種菱形組成，能夠無縫隙無交疊地排滿二維平面。其沒有平移對稱性，但是具有長程的有序結構，并且具有五次旋轉對稱性。目前，人們對于準晶相形成的成分范圍、機制、生長形貌及微觀結構等方面的研究已較全面。發現AlCuCo準晶材料密度低、脆性大且結構疏松，難以制成大塊的準晶態材料，因此更是限制它的實際應用。

發明內容

針對現在技術的不足，本發明的目的在于提供一種AlCuCo準晶材料的應用。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一種AlCuCo準晶材料的應用，將AlCuCo準晶材料作為鋰離子電池負極材料應用于鋰離子電池中。

本發明一種AlCuCo準晶材料的應用，將AlCuCo準晶材料作為鋰離子電池負極材料，測試恒流充放電性能，在0.2A/g電流密度下，循環150次，容量保持率100％。

發明人意外的發現，由于AlCuCo準晶材料準晶具有二維周期性結構，可以在周期性層間進行儲鋰，將其作為鋰離子電池負極材料應用于鋰離子電池中，表現出高容量、優異的循環性能，尤其是，在循環過程中比容量在初始循環過程中20圈內略有降低，隨后反而逐步上升，表現出擴容能力。

本發明一種AlCuCo準晶材料的應用，所述AlCuCo準晶材料中，按質量百分比計，其組成為：Al 65wt％，Cu 20wt％，Co 15wt％。

當AlCuCo準晶材料采用上述組成時，最終應用于鋰離子電池中，體現出最優異的電化學性能。

本發明一種AlCuCo準晶材料的應用，所述AlCuCo準晶材料的粒徑小于400目。

發明人發現，雖然AlCuCo準晶材料密度低、脆性大且結構疏松，難以制成大塊的準晶態材料，但量正是由于其脆性，卻易于研磨，適用制備鋰離子電池負極材料。