本发明属于绿色储能技术领域，具体涉及一种液态金属纳米粒子的制备方法及锂离子电池的制备方法。
背景技术：
1991年在索尼公司的推动下，锂离子电池率先成为商业化的锂二次电池。与传统的二次电池相比，锂离子电池具有更轻的质量及更高的储能密度。这个特点使其在消费者电子市场中逐渐替代镍金属氢电池，并开始在电动工具市场替代镍金属氢及镍铬电池。近年来，在电动汽车及混合动力车领域更是颇受青睐。然而，锂离子电池也正面临着电极材料导电性差、能量密度低、大倍率性能差等问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种液态金属纳米粒子的制备方法及锂离子电池的制备方法，以克服上述现有技术中的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种液态金属纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
步骤s1：将液态金属合金、乙醇溶液和十二硫醇混合形成混合物ⅰ，对所述混合物ⅰ进行超声降解；
步骤s2：将所述混合物ⅰ静置2h-4h后过滤、干燥，即制得液态金属纳米粒子。
进一步：所述步骤s1中所述液态金属合金的制备方法为：
步骤s11：按质量比为22:3称取熔融的金属ga和熔融的金属sn于烧杯中；
步骤s12：搅拌所述烧杯中的所述金属ga和所述金属sn1.5h-2.5h，待其冷却至室温后，即制得液态金属合金。
进一步：所述步骤s1中所述超声降解的具体实现为：以超声波每作用两分钟停止十分钟为一次，循环十五次。
一种锂离子电池的制备方法，将上述一种液态金属纳米粒子的制备方法制备的一种液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中。
进一步：所述液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中具体为：以质量比为8:2:1:1称取商业硫、液态金属纳米粒子、乙炔黑和pvdf制作所述锂离子电池的正极片。
进一步：所述液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中具体为:以质量比为8:2:1:1称取商业钛酸锂、液态金属纳米粒子、乙炔黑和pvdf制作所述锂离子电池的负极片。
进一步：所述液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中具体为:以质量比为8:4:1:1称取商业钛酸锂、液态金属纳米粒子、乙炔黑和pvdf制作所述锂离子电池的负极片。
进一步：所述锂离子电池以锂片为对电极，以电解质盐和有机溶剂为电解液，以celgard2400为隔膜组装而成；其中，所述有机溶剂为：体积比为1:1的二甲氧基甲烷和二氧戊环的混合溶液；所述电解质盐为1mol/l的litfsi和1％lino3。
本发明的有益效果是：液态金属纳米粒子的加入大大的提高了电池的导电性能，同时液态金属纳米粒子拥有高能量密度，能够作为电极材料添加剂为电池提供额外的容量，是高能密度锂电池的理想材料；液态金属纳米粒子优良的自愈能力使得电池在大倍率充放电的过程中损伤较小，较纯钛酸锂电池拥有更加优良的大倍率性能，增加了电池的循环寿命和稳定性。
附图说明
图1为本发明一种液态金属纳米粒子的制备方法中液态金属合金的实物图；
图2为本发明一种液态金属纳米粒子的制备方法中液态金属纳米粒子的实物图；
图3为一种锂离子电池的制备方法中液态金属纳米粒子与电极材料混合制备电极的sem图；
图4a为液态金属纳米粒子与钛酸锂组装电池的eis图；
图4b为液态金属纳米粒子与硫组装电池的eis图；
图5a为采用实施例一的制备方法制备的液态金属纳米粒子与硫组装电池的循环性能图；
图5b为采用实施例一的制备方法制备的液态金属纳米粒子与硫组装电池的倍率性能图；
图6为采用实施例二的制备方法制备的液态金属纳米粒子与钛酸锂组装电池的循环性能图；
图7为采用实施例三的制备方法制备的液态金属纳米粒子与钛酸锂组装电池的倍率性能图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种液态金属纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
步骤s1：将液态金属合金(lm)、乙醇溶液和十二硫醇混合形成混合物ⅰ，对所述混合物ⅰ进行超声降解；
步骤s2：将所述混合物ⅰ静置2h-4h后过滤、干燥，即制得液态金属纳米粒子。液态金属纳米粒子的实物图如图2所示。
进一步：所述步骤s1中所述液态金属合金的制备方法为：
步骤s11：按质量比为22:3称取熔融的金属ga和熔融的金属sn于烧杯中；
步骤s12：搅拌所述烧杯中的所述金属ga和所述金属sn1.5h-2.5h，待其冷却至室温后，即制得液态金属合金。液态金属合金的实物图如图1所示。
进一步：所述步骤s1中所述超声降解的具体实现为：以超声波每作用两分钟停止十分钟为一次，循环十五次。
一种锂离子电池的制备方法，将上述一种液态金属纳米粒子的制备方法制备的一种液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中。液态金属纳米粒子与锂离子电池的电极材料混合制备电极的sem图如图3所示。
进一步：将所述液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中具体为：以质量比为8:2:1:1称取商业硫、液态金属纳米粒子、乙炔黑和pvdf制作所述锂离子电池的正极片。这里的商业硫指现成的硫粉。
进一步：将所述液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中具体为：以质量比为8:2:1:1称取商业钛酸锂(lto)、液态金属纳米粒子、乙炔黑和pvdf制作所述锂离子电池的负极片。这里的商业钛酸锂指现成的钛酸锂粉末。
进一步：将所述液态金属纳米粒子添加到所述锂离子电池的电极材料中具体为：以质量比为8:4:1:1称取商业钛酸锂、液态金属纳米粒子、乙炔黑和pvdf制作所述锂离子电池的负极片。
进一步：所述锂离子电池以锂片为对电极，以电解质盐和有机溶剂为电解液，以celgard2400为隔膜；其中，所述有机溶剂为：体积比为1:1:1的ec、dmc和dec的混合溶液；所述电解质盐为1mol/l的lipf6。
本发明的有益效果是：液态金属纳米粒子的加入大大的提高了电池的导电性能，同时液态金属纳米粒子拥有高能量密度，能够作为电极材料添加剂为电池提供额外的容量，是高能密度锂电池的理想材料；液态金属纳米粒子优良的自愈能力使得电池在大倍率充放电的过程中损伤较小，较纯钛酸锂(lto)电池拥有更加优良的大倍率性能，增加了电池的循环寿命和稳定性。
下面通过实施例，进一步阐明本发明的突出特点和显著进步，仅在于说明本发明而决不限制本发明。
实施例一、将金属ga和金属sn置于300℃的高温下融化，并按照质量比为22：3称取熔融的金属ga和金属sn于烧杯中，在氩气氛围下轻度搅拌2h，冷却至室温后制得液态金属合金；
称取0.18g液态金属合金，加入0.75ml乙醇溶液，同时加入0.2024g十二硫醇作为一种表面活性剂以形成混合物ⅰ，对所述混合物ⅰ进行超声降解，以超声波每作用两分钟休息十分钟为一次，重复进行十五次；之后静置3h，过滤，在50℃下干燥制得液态金属纳米粒子；
以质量比为8:2:1:1称取商业硫、液态金属纳米粒子、乙炔黑和pvdf制作正极片，以锂片为对电极，以电解质盐和有机溶剂为电解液，以celgard2400为隔膜在充满氩气的手套箱中组装成cr2025式的纽扣电池；其中，所述有机溶剂为：体积比为1:1的二甲氧基甲烷和二氧戊环的混合溶液；所述电解质盐为1mol/l的litfsi和1％lino3；制得的电池的eis图如图4b所示。
将组装好的电池放在蓝电电池测试系统上，进行电池循环测试以及倍率性能测试，最后得到电池相关性能的数据图谱，如图5a在0.1c倍率下电池的初次充电比容量为1461mah/g,经过50次循环后充电比容量为600mah/g，同时库伦效率也十分稳定，可以看出液态金属纳米粒子的加入使电池的容量增加。如图5b电池的倍率性能图中也可以看出电池的大倍率性能有很大的改善。综上说明液态金属纳米粒子的加入提高了电池的容量改善了电池的稳定性以及延长了电池的寿命。
实施例二、将金属ga和金属sn置于300℃的高温下融化，并按照质量比为22：3称取熔融的金属ga和金属sn于烧杯中，在氩气氛围下轻度搅拌2h，冷却至室温后制得液态金属合金；
称取0.18g液态金属合金，加入0.75ml乙醇溶液，同时加入0.2024g十二硫醇作为一种表面活性剂以形成混合物ⅰ，对所述混合物ⅰ进行超声降解，以超声波每作用两分钟休息十分钟为一次，重复进行十五次；之后静置3h，过滤，在50℃下干燥制得液态金属纳米粒子；
以质量比为8:2:1:1称取商业钛酸锂、液态金属纳米粒子、乙炔黑和pvdf制作负极片，以锂片为对电极，以电解质盐和有机溶剂为电解液，以celgard2400为隔膜在充满氩气的手套箱中组装成cr2025式的纽扣电池；其中，所述有机溶剂为：体积比为1:1:1的ec、dmc和dec的混合溶液；所述电解质盐为1mol/l的lipf6；制得的电池的eis图如图4a所示。
将组装好的电池放在蓝电电池测试系统上，进行电池循环测试以及倍率性能测试，最后得到电池相关性能的数据图谱，如图6所示，液态金属纳米粒子与钛酸锂组装的电池在电流密度为300ma/g下循环1000次后放电容量仍然保持130.5mah/g，相对于189.7mah/g的初始比容量，衰减幅度仅为31.2％；同时拥有较稳定的库伦效率，这些都说明液态金属纳米粒子的加入能够有效的增强电池的稳定性延长电池寿命。
另通过测试结果得知相同的实验条件下，纯钛酸锂电极的电池的放电容量则从166mah/g降至87.6mah/g，衰减率为47.35％。由此可知，液态金属纳米粒子与钛酸锂组装的电池较纯钛酸锂电极的电池具有更高的可逆能力、更好的循环稳定性和更高的容量保持率。
实施例三、将金属ga和金属sn置于300℃的高温下融化，并按照质量比为22：3称取熔融的金属ga和金属sn于烧杯中，在氩气氛围下轻度搅拌2h，冷却至室温后制得液态金属合金；
称取0.18g液态金属合金，加入0.75ml乙醇溶液，同时加入0.2024g十二硫醇作为一种表面活性剂以形成混合物ⅰ，对所述混合物ⅰ进行超声降解，以超声波每作用两分钟休息十分钟为一次，重复进行十五次；之后静置3h，过滤，在50℃下干燥制得液态金属纳米粒子；
以质量比为8:4:1:1称取商业钛酸锂、液态金属纳米粒子、乙炔黑和pvdf制作负极片，以锂片为对电极，以电解质盐和有机溶剂为电解液，以celgard2400为隔膜在充满氩气的手套箱中组装成cr2025式的纽扣电池；其中，所述有机溶剂为：体积比为1:1:1的ec、dmc和dec的混合溶液；所述电解质盐为1mol/l的lipf6；制得的电池的eis图如图4a所示。
将组装好的电池放在蓝电电池测试系统上，进行电池循环测试以及倍率性能测试，最后得到电池相关性能的数据图谱，如图7所示电池在10c的条件下放电比容量仍有55mah/g,这对钛酸锂电池来说大倍率性能已经提升了很多，同时也足以说明液态金属纳米粒子的加入能够增加材料的导电性、很好地提高电池的大倍率性能。
实施例一将液态金属纳米粒子作为添加剂添加到正极材料中制备电池；实施例二和实施例三分别将液态金属纳米粒子以不同的比例添加到负极材料中制备电池。结果显示液态金属纳米粒子不管是添加到正极材料还是负极材料中都能够提高材料的导电性，增强电池的循环稳定性以及循环寿命。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。