[發(fā)明專利]基于中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物一體化負(fù)極及制備方法

有效

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• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112349875B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉文博;成朋;盧勃勃;顏家振;李寧
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/1391;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物一體化負(fù)極，其特征在于，該負(fù)極由具有中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的銅和銅氧化物膜組成，所述銅氧化物膜為CuO膜或Cu₂O膜或CuO和Cu₂O的混合膜，且銅和銅氧化物膜是一體化的；銅氧化物膜是由三維納米多孔銅表面經(jīng)部分氧化原位形成的連續(xù)一體化膜，并構(gòu)成核殼結(jié)構(gòu)三維納米多孔銅-銅氧化物前驅(qū)體，再經(jīng)部分選擇性腐蝕上述核殼結(jié)構(gòu)三維納米多孔銅-銅氧化物的孔壁芯部形成具有中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物一體化負(fù)極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物一體化負(fù)極，其特征在于，一體化負(fù)極的厚度為100~200 μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物一體化負(fù)極，其特征在于，三維納米多孔結(jié)構(gòu)的孔隙尺寸為50~300 nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物一體化負(fù)極，其特征在于，中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物的管狀孔壁尺寸為50~150 nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物一體化負(fù)極，其特征在于，中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物的管狀孔壁的中空芯部尺寸為1~100 nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物一體化負(fù)極，其特征在于，中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物的表面氧化層的厚度為5~20 nm。

7.權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述基于中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物一體化負(fù)極的制備方法，其制備步驟特征在于：（1）將錳銅合金片打磨拋光，用去離子水洗滌后置于硫酸溶液中進(jìn)行去合金化處理，去除合金中的錳，完成去合金化處理后用去離子水和乙醇洗滌，真空干燥，得到三維納米多孔銅，錳銅合金片中錳與銅的原子百分比為X ：（100-X），其中X為30~80，硫酸溶液濃度為1 wt.%~10 wt.%，去合金化處理時(shí)間為48~72 h；（2）在空氣氣氛下，將步驟（1）所得三維納米多孔銅放入設(shè)定好溫度的管式爐中，在140~400℃下熱處理1~30 min，制得核殼結(jié)構(gòu)三維納米多孔銅-銅氧化物前驅(qū)體；（3）將前驅(qū)體浸沒在NH₄Cl或者NH₄F溶液中腐蝕5~15天，得到基于中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物一體化負(fù)極。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物一體化負(fù)極的制備方法，其特征在于，三維納米多孔銅的孔隙尺寸為60~350 nm，三維納米多孔銅的孔壁尺寸為40~120 nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述基于中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物一體化負(fù)極的制備方法，其特征在于，核殼結(jié)構(gòu)三維納米多孔銅-銅氧化物的孔隙尺寸為50~300 nm，核殼結(jié)構(gòu)三維納米多孔銅-銅氧化物的孔壁尺寸為50~150 nm。

10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一權(quán)利要求所述基于中空管狀三維納米多孔結(jié)構(gòu)的鋰離子電池銅-銅氧化物一體化負(fù)極的制備方法，其特征在于，NH₄Cl或者NH₄F溶液的濃度為0.001~0.055 mol。