[發明專利]一種納米針錐鎳基底上制備柔性電極的方法

在審

• 申請號: 202110652647.2
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113328060A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 倪修任;王翀;何為;李毅峰;續振林;陳苑明;王守緒;周國云;何耀忠;陳嘉彥
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;廈門柔性電子研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M10/36;C25D3/12;C25D9/06;C25D3/22;C25D5/12;C25D7/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 霍淑利

本發明涉及一種納米針錐鎳基底上制備柔性電極的方法，屬于電極材料技術領域。本發明采用恒電流陰極電沉積的方式制備納米針錐鎳，并通過結晶調整劑調控納米針錐鎳陣列的大小和分布均勻性，制備的鎳納米針錐的大小均一，分布均勻，尺寸大小約為150nm到200nm。采用恒電流陽極電沉積的方式在納米針錐鎳上制備了納米尺寸的錳氧化物正極材料。在平整的基底上生長出錐狀鎳陣列后，納米尺寸的錳氧化物附著在錐鎳上生長，形成柔性錳氧化物正極，組裝成鋅錳二次電池，放電比容量達210mAh/g。本發明能夠緩解正負極材料脫落、粉化等問題，提升正負極材料的穩定性和電池的電化學性能，這對于鋅離子電池的實際應用具有一定的價值。

技術領域

本發明屬于電極材料技術領域，具體涉及一種納米針錐鎳基底上制備柔性電極的方法。

背景技術

鋰離子電池已廣泛應用于各種儲能設備中，但是，由于其鋰負極金屬易發生氧化自燃的現象，存在一定的安全隱患。近年來，電池安全性越來越受到人們的關注，鋅離子電池相對于鋰離子電池，具有安全性能高、理論容量大和成本低等特點，因此受到了廣泛的關注。

鋅離子電池在替代鋰離子電池方面具有一定的優勢，但是，鋅離子正負極材料的粉化及脫落等是制約鋅離子電池的電學性能的重要影響因素。鋅離子電池在循環過程中會產生一定的結構變化，導致正負極材料的活性物質脫落、粉化等問題，電池的容量會快速衰減，影響鋅離子電池的實際應用。目前大部分的研究是通過納米材料的包覆、制備多樣納米球、納米棒等方式減小正負極材料的活性物質脫落、粉化等問題。例如，通過加入石墨烯、碳膠囊包覆、沉積導電聚合物等物質，采用原位生長、水熱合成等方式，在活性物質表面形成導電網絡，減少材料脫落損失，保護活性物質的結構穩定性，然而這些方法制備過程復雜，成本高，且不利于工業化生產。因此，亟需一種制備過程簡單，成本低的方式來減小正負極材料的活性物質脫落、粉化等問題，提升正負極材料的穩定性和電池的電化學性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的正極、負極材料與基底結合力不好的問題，提供一種納米針錐鎳基底上制備柔性電極的方法。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種納米針錐鎳基底上制備柔性電極的方法，包括以下步驟：

S1：采用恒電流陰極電沉積的方式在柔性導電基底上制備納米針錐鎳，具體為：陽極采用純鎳板，陰極采用柔性導電基底，電鍍液采用去離子水配置，電鍍液的組成成分為：鍍液的主鹽為1.5mol/L的氯化鎳，緩沖劑為0.5mol/L的硼酸，結晶調整劑的含量為4mol/L；

S2：采用恒電流陽極電沉積的方式在納米針錐鎳上制備錳氧化物電極材料，具體為：陽極采用納米針錐鎳，陰極采用鍍銠不溶性鈦網電極，電鍍液采用去離子水配置，電鍍液的組成成分為：鍍液的主鹽為0.3mol/L的硫酸錳，緩沖劑為0.5mol/L的硼酸；

S3：采用恒電流陰極電沉積的方式在納米針錐鎳上制備鋅電極材料，具體為：陽極采用純鋅板，陰極采用納米針錐鎳，電鍍液采用去離子水配置，電鍍液的組成成分為：鍍液的主鹽為0.5mol/L的硫酸鋅，緩沖劑為0.5mol/L的硼酸，導電鹽為0.5mol/L的硫酸鈉。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步的，步驟S1之前還包括步驟S0：對柔性導電基底依次進行除油處理、微蝕處理和預浸處理。

進一步的，步驟S1中的電鍍條件為：電沉積鍍液溫度為55℃，電流密度為1.5A/dm2，通電后電鍍5分鐘，取出陰極并用去離子水沖洗后，吹干保存。

進一步的，步驟S2中的電鍍條件為：電沉積鍍液溫度為25℃，電流密度為0.5A/dm2，通電后電鍍1分鐘，取出陽極，并用去離子水沖洗后，吹干保存。

進一步的，步驟S3中的電鍍條件為：電沉積鍍液溫度為25℃，電流密度為0.25A/dm2～4A/dm2.，通電后電鍍30分鐘，取出陰極，并用去離子水沖洗后，吹干保存。