电解法制备锡铜合金极片的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锡铜合金极片的制备领域，具体说是电解法制备锡铜合金极片的方法。
【背景技术】
[0002]锂电池是现有电器或电动工具最主要的电源之一，而为了改善锂电池的性能、提高负极的比容量，目前，大多数生产厂家采用锡负极材料。然而，在充放电过程中，锡负极的体积膨胀率较大，长期循环后会产生粉化现象，导致循环性能较差。为了解决这些问题，一般采用制备复合合金作为负极，如锡铜合金、锡铁合金等。从制备方法来看，用电解法制备锡铜合金具有成本低、操作简单、容易控制组成及厚度等优点，但现有的电解合成方法制备的锡铜合金质量不高、表面性能欠佳。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提供一种电化学性能较好的电解法制备锡铜合金极片的方法。
[0004]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:电解法制备锡铜合金极片的方法，包括以下步骤:
(1)将铜箔表面除油，再依次进行水洗、活法、水洗；
(2)以金属锡片为阳极、上述铜箔为阴极在具有电解液的电解槽中进行电解；
(3)待铜箔上有镀有一层锡膜层后，取出铜箔，得到锡铜膜极片；
(4)再将锡铜膜极片置于炉中烧结，得到锡铜合金极片。
[0005]作为优选，步骤(I)中除油时先采用碱除油，再采用电化学除油。
[0006]作为优选，碱除油时采用50—70g/LNa0H、20—40g/L Na2C03、30—50g/L Na3P〇4、
0.5mol/L表面活性剂的溶液，温度保持60—70°C。
[0007]作为优选，电化学除油时采用35—55g/LNaOH、20—40g/L Na2⑶3、20—40g/LNa3PO4的溶液，电流密度为3—10A/dm2，温度保持60—70°C。
[0008]作为优选，步骤(I)中的活化处理在室温下进行，采用30-80g/L分析纯盐酸。
[0009]作为优选，步骤(2)中的铜箔厚度40—45μπι，电解液由50—70g/L Na2SnO3.3^0、10—20g/L Na0H、25—35g/L CH 3 COONa组成，电解槽电压为I.4ν，电流密度为0.5A/dm2。
[0010]作为优选，锡膜层的厚度达到0.7—1.2μπι后取出铜箔。
[0011]作为优选，烧结时通入流速为20mL/min的氩气，以25°C/min升温速率由室温升至3000C，再保温24h，然后自然冷却至室温。
[0012]本发明由50—70g/L50—70g/L Na2SnO3.3^0、10—20g/L Na0H、25—35g/L CH3 COONa组成的电解液，使的铜箔上镀有一层锡膜，不仅可提高极片的循环性能，而且可保证较高的库伦效率，从而大大改善锡铜合金极片的电化学性能。
【具体实施方式】
[0013]下面将详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0014]本发明的电解法制备锡铜合金极片的方法，包括以下步骤:
首先，将铜箔表面除油，再依次进行水洗、活法、水洗;除油时先采用碱除油，再采用电化学除油。碱除油时，添加表面活性剂可以去除钢带表面易于除去的油污；电化学除油与碱性化学除油相似，但其主要依靠电解作用强化除油效果，电化学除油比碱除油更有效，速度更快，除油更彻底;碱除油与电化学除油相比可节约用电。
[0015]碱除油时采用50—70g/LNa0H、20—40g/L Na2C03、30—50g/L Na3P04、0.5mol/L表面活性剂的溶液，温度保持60—70°C;电化学除油时采用35—55g/L NaOH、20—40g/LNa2C03、20—40g/L Na3PO4的溶液，电流密度为3—10A/dm2，温度保持60—70°C。
[0016]NaOH是一种强碱，具有很强的皂化能力，但润湿、乳化作用及水洗性均较差，且易于腐蚀有色金属，反应过程中所生成的肥皂在浓的碱液中附在金属表面上，很难溶解，因此除油溶液中氢氧化钠的含量一般不超过10gZL13Na2CO3溶液有一定碱性，碳酸钠吸收到空气中的二氧化碳后，能部分转变为碳酸氢钠，对溶液的PH值有良好的缓冲作用，它有一定的除油作用。Na3PO4具有碳酸钠的优点，除油效果和缓冲作用较好，除此之外还具有一定的乳化能力，本身水洗性好。同时在碱液中加入一定的表面活性剂，表面活性剂可采用常用的洗洁精或其他的活性成分，在表面活性剂分子定向排列的作用下，油-溶液界面的表面张力大为降低，在溶液的对流和搅拌等作用下，油污就能脱离工件表面，以微小的油珠状态分散在溶液中，这时，表面活性剂的分子包围在小油珠表面，防止小油珠重新粘附在零件上。上述Na0H、Na2C03、Na3P04三种成分相结合时，除油效果及水洗性得到较好的互补，满足生产的需求。同时由于三种成分都属于一般的化工原料，价格低廉，易于降低生产的成本。在实施过程中，温度保持60—700C，可以提高皂化反应速度和皂化产物的溶解度，并能加快溶液的循环和降低油脂的粘度。在高温下，油-溶液界面的表面张力减低，较易润湿。因此，提高溶液温度，可以大大加速除油过程。但温度过高，不仅消耗了大量的热能，并且恶化了环境，除油温度最好控制在60?70°C之间。
[0017]水洗可采用纯水洗，至少活化后应采用纯水洗;水洗的作用是清洗除油时残留的碱性溶液，提高下一个工序的工作效率;活化可进一步去除表面残留的药液，对铜箔表面进行进一步的清洗，提高铜箔与锡层之间的结合力。本发明的活化处理在室温下进行，采用30-_80g/L分析纯盐酸；由于盐酸的酸洗速率较高，在预镀之前要尽可能的去除铜箔表面残留的杂质，如残留的锈斑、碱液等，同时其具有不腐蚀金属基体、酸洗过程中不产生酸体残渣等优点。因盐酸易于挥发，因此浓度不宜过高，但在常温下其挥发性较小，因此本发明采用30—80g/L分析纯盐酸为最佳选择。
[0018]接着，对铜箔进行预处理后，以较纯的金属锡片为阳极、上述40—45μπι后的铜箔为阴极在具有电解液的电解槽中进行电解;其中，电解液由50—70g/L Na2SnO3.3H2OUO-20g/L Na0H、25—35g/L CH 3 COONa组成，电解槽电压为1.4v，电流密度为0.5A/dm2。
[0019](3)待铜箔上有镀有一层厚度达到0.7—1.2μπι的锡膜层后，取出铜箔，得到锡铜膜极片， (4)再将锡铜膜极片置于炉中烧结，烧结时通入流速为20mL/min的氩气，以25°C/min升温速率由室温升至300°C，再保温24h，然后自然冷却至室温，从而得到锡铜合金极片。
[0020]实施例1
将40μπι铜箔表面先采用50g/L