一种锡碳基负极集流体及负极材料制造方法与流程

文档序号:35963633发布日期:2023-11-09 02:36阅读:32来源:国知局

【】本发明涉及锂电池材料制造领域,尤其涉及一种锡碳基负极集流体及负极材料制造方法。

背景技术

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背景技术:

1、锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成,其中锂离子电池的负极市场90%是由石墨材料所占据,随着社会的快速发展,石墨材料的容量越来越无法满足人们的需求。硅材料由于有着高达4199mah/g的超高容量,被认为是极具潜力的下一代负极材料。氧化锡是一种非常有前景替代锂离子电池碳负极材料的候选者,具有较高的理论比容量(990mah/g,几乎是碳材料的三倍),目前受到了各国科学家的广泛关注[h.uchiyamaet

2、al.,electrochem.commun.10(2008)52-55;m.zubairetal.,scriptamater.67(2012)665-668;c.wangetal.,j.phys.chem.c2012,116,4000-4011]。这些研究工作主要采用水热法或化学沉积法,然后再热处理得到锂离子电池负极材料,首次充电比容量较高,但氧化锡在锂离子嵌入与脱出过程中体积变化率很大,容易造成材料粉化失效,导致充放电循环性能不佳。


技术实现思路

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技术实现要素:

1、本发明的目的是克服上述现有技术的缺点,提供一种锡碳基负极集流体及负极材料制造方法,可以有效提高集流体与活性物质颗粒的粘附力,降低充放电过程含碳负极由于膨胀问题造成与集流体之间的脱离效果,改善锡碳基负极在锂电池的电性能。

2、本发明公开了一种锡碳基负极集流体及负极材料制造方法,包含以下步骤:

3、(1)真空磁控溅射镀膜:利用真空磁控溅射镀膜技术在塑料薄膜表面溅射合金靶材沉积ni-x合金薄膜,其中x为cu、al、zn或fe,塑料薄膜厚度为3-25μm;

4、(2)微蚀:在h+浓度为0.9-1.6mol/l的酸溶液中腐蚀0.5-3min,除去薄膜中的50%以上的x,得到多孔ni薄膜;ni薄膜的孔隙率为:12000-18000个/cm2。

5、(3)镀铜:将多孔ni薄膜在电镀液中进行镀铜,镀铜厚度为0.5-5μm,镀铜后形成多孔复合铜箔;多孔复合铜箔的孔隙率为:9000-14000个/cm2。

6、(4)三级逆流水洗:将镀铜后的多孔复合铜箔放置在水洗槽中进行三级逆流水洗,三级逆流水洗的浸泡时间为1-5min,水流量为50-150l/h;

7、(5)预镀锡:通过预镀锡槽将三级水洗后的复合铜箔进行预镀锡操作;

8、(6)镀锡:将预镀锡后的复合铜箔固定在电镀槽内进行镀锡作业,镀锡厚度为:0.5-3μm;

9、(7)三级逆流水洗;将镀锡完成的镀锡合金膜放置在水洗槽中进行三级逆流水洗,三级水洗的浸泡时间为1-5min,水流量为50-150l/h;

10、(8)氧化;将步骤7中电镀所得的镀层进行氧化,最终在多孔复合铜箔表面形成sn/sno/sno2层状三维多孔结构的氧化锡层;

11、(9)保护层:浸入锡保护剂,生成保护层,保护层厚度:10-50nm,干燥后卷起形成卷材;

12、(10)涂碳:将碳负极浆料均匀的涂覆在氧化锡层表面;

13、(11)干燥:干燥卷起成负极材料。

14、优选的,所述合金靶材中ni的体积含量为:5-50%。

15、优选的,所述塑料薄膜为pet膜、pp膜、pen膜、pbt膜、pct膜或pi膜。

16、优选的,所述酸溶液为硫酸、磷酸、硝酸或其混合物。

17、优选的,所述电镀液为硫酸铜体系电镀液或焦磷酸铜体系电镀液。

18、优选的,所述合金薄膜厚度为10-60nm:

19、本发明与现有的技术相比有如下优点:

20、1.本法明以ni-sn合金膜为多孔合金材料,与传统的铜硅负极相比,具有丰富的纳米和微米级孔隙结构,提高集流体与负极料之间的粘附力,降低充放电过程中负极由于膨胀问题造成与集流体之间的脱离效果,改善了锡碳基负极的循环性能,通过孔隙结构为碳体积膨胀提供了空间,减少了膨胀带来的应力,从而有效减缓了锡碳负极的“粉化”情况。

21、2.以真空磁控溅射镀膜技术生成合金薄膜并通过微蚀的方法形成多孔ni薄膜,并在ni薄膜上电镀沉铜形成铜箔,铜箔厚度可控,并且铜箔厚度均匀,导电性良好。



技术特征:

1.一种锡碳基负极集流体及负极材料制造方法,其特征在于,包含以下步骤:

2.根据权利要求1所述的锡碳基负极集流体及负极材料制造方法,其特征在于:所述合金靶材中ni的体积含量为:5-50%。

3.根据权利要求1所述的锡碳基负极集流体及负极材料制造方法,其特征在于:所述塑料薄膜为pet膜、pp膜、pen膜、pbt膜、pct膜或pi膜。

4.根据权利要求1所述的锡碳基负极集流体及负极材料制造方法,其特征在于:所述酸溶液为硫酸、磷酸、硝酸或其混合物。

5.根据权利要求1所述的锡碳基负极集流体及负极材料制造方法,其特征在于:所述电镀液为硫酸铜体系电镀液或焦磷酸铜体系电镀液。

6.根据权利要求1所述的锡碳基负极集流体及负极材料制造方法,其特征在于:所述合金薄膜厚度为10-60nm。


技术总结
本发明涉本发明涉及锂电池材料制造领域,尤其涉及一种锡碳基负极集流体及负极材料制造方法,通过真空磁控溅射镀膜、微蚀、镀铜、镀锡、涂覆最后真空烘干的方式制得负极集流体。本发明以Ni‑Cu合金膜为多孔合金材料,具有丰富的纳米和微米级孔隙结构,提高集流体与负极料之间的粘附力,降低充放电过程中负极由于膨胀问题造成与集流体之间的脱离效果,改善了锡碳基负极的循环性能,通过孔隙结构为碳体积膨胀提供了空间,减少了膨胀带来的应力,从而有效减缓了锡碳负极的“粉化”情况。

技术研发人员:李金明,许永章
受保护的技术使用者:江西鸿美新能源科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/16
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