固體電池的陽極材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種固體電池的陽極材料及其制備方法，屬于新能源【技術(shù)領(lǐng)域】。該固體電池的陽極材料包括硼化釩和石墨烯或碳納米管，其中，硼化釩為啟電劑，石墨烯或碳納米管為導(dǎo)電劑，陽極可制成由薄膜纏卷成的卷狀體。本發(fā)明的固體電池性能最佳，內(nèi)阻為0.075歐姆，是通常鋰離子電池的內(nèi)阻低的十分之一，電池的克比容量為3983mAH/g，約是通常鋰離子電池的30倍。膜卷式固體電池安全性高，不存在潛在爆炸和發(fā)火的危險，適于動靜兩用。
【專利說明】固體電池的陽極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體電池的陽極材料及其制備方法，具體為一種膜卷式固體電池的陽極材料及其制備方法，屬于新能源【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]開發(fā)用電池等二次能源為動力能源的汽車、飛機、船只等新交通運輸網(wǎng)是實現(xiàn)環(huán)保和持續(xù)社會發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。鎳氫電池是目前完成度最高的動力能源電池，作為電動車的動力能源，已經(jīng)被汽車制造廠家廣泛采用。但是鎳氫電池的重量能量密度(Wh/kg)通常在75Whr/kg，相對較小，為了保證汽車的行駛距離，必須多載電池。電池重量越大，車輛在加速等情況下消耗的能量也越高。所謂高重量能量密度鋰離子電池盡管能提供130Wh/kg並能數(shù)千次充放電使用，但安全性沒有鎳氫電池高，而且又有制造成本高，充電時間長的缺點。
[0003]釩電池是美國NASA 1974年首次提倡的一重安全性極高的電化學(xué)電池。含釩(IV)化合物或釩(IV)離子通常用來做陽極；含釩(III)化合物或釩(III)離子通常用來做陰極。用釩(IV)作為啟電劑的離子釩電池的重量能量密度是鋰離子電池的1/5，不適用汽車等使用；通常大型化后，作為大容量儲電器用。另外，釩離子電池通常需要循環(huán)泵，促使釩離子持續(xù)更新。這也是釩離子電池不適合動態(tài)使用的原因之一。
[0004]美國一所大學(xué)最近報道了一種用硼化釩為啟電劑的粉體式釩電池。據(jù)報道，這種粉體式釩電池的重量能量密度是鋰離子電池的30倍而且安全性遠遠高于鋰離子電池。但是，為了保證電池的持續(xù)供電能力，作為啟電劑的硼化釩粉體也必須通過循環(huán)泵，促使硼化釩粉體持續(xù)供給到陽極。連續(xù)供給粉體的技術(shù)難度大設(shè)備復(fù)雜，而且流量極不安定，從而導(dǎo)致電池的驅(qū)動力不安定。
[0005]因此，提供一種電流穩(wěn)定、輸出穩(wěn)定的嶄新的固體電池的陽極材料及其制備方法就成為該【技術(shù)領(lǐng)域】急需解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是利用納米技術(shù)與薄膜制造技術(shù)，特別是利用納米材料的分散和薄膜的表面加工技術(shù)，開發(fā)和制造一種電流穩(wěn)定、輸出穩(wěn)定的嶄新的固體電池用的陽極材料。
[0007]本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案達到的:
[0008]一種固體電池的陽極材料，包括硼化釩和石墨烯或碳納米管，其中，以硼化釩為啟電劑，石墨烯或碳納米管為導(dǎo)電劑。
[0009]所述硼化釩與石墨烯或碳納米管的重量比為1000:20?1000:100。
[0010]所述硼化f凡的粒徑為20nnT300nm。
[0011]所述石墨烯為廣8層，長與寬均為f 12微米。
[0012]所述碳納米管的直徑為f 50納米，長f 50微米。[0013]所述固體電池的陽極材料為薄膜，由薄膜纏卷成卷狀體作為固體電池的陽極。
[0014]所述薄膜的厚度為30-300微米。
[0015]本發(fā)明的另一目的是提供一種上述固體電池的陽極材料的制備方法。
[0016]本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案達到的:
[0017]一種固體電池的陽極材料的制備方法，該陽極材料包括硼化釩和石墨烯或碳納米管薄膜，用于固體電池，包括如下步驟:
[0018]I)硼化釩/石墨烯或碳納米管混合漿料的配制:按比例將硼化釩粉末(粉粒)、石墨烯或碳納米管與醋酸纖維素(cellulose Acetate)添加到N —甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone,nMP)中,用沙式分散機或超聲式分散機混合分散,得到均勻分散的納米硼化釩/石墨烯或碳納米管混合漿料；
[0019]2)使用濕式制膜機，將硼化釩/石墨烯或碳納米管混合漿料均勻展開，經(jīng)過減壓干燥處理，制成薄膜；[0020]3)在氦氣或氮氣條件下，進行等離子體(Plasma)高溫活化表面處理，使硼化釩和石墨烯或碳納米管露出在薄膜的表面；
[0021]4)使用纏卷機，將表面活化處理后的薄膜纏卷成卷狀體。
[0022]其中，硼化釩與石墨烯或碳納米管的重量比為1000:20~1000:100，所述硼化釩與醋酸纖維素的重量比為1000:20-1000:100，所述硼化釩與N—甲基吡咯烷酮的重量比為50:100^70:100 ;原料硼化釩粉末的直徑為2飛微米，經(jīng)分散后在混合漿料中，硼化釩的粒徑為20~300nm。
[0023]所述硼化釩、石墨烯與醋酸纖維素混合分散的時間為30-50分鐘。
[0024]如果混合漿料放置或保存時間長于7天，在步驟I)中漿料配制時，需添加少量的安定劑或分散劑，如PVP。
[0025]所述薄膜的厚度為30~300微米，幅寬10~50厘米。
[0026]所述步驟3)等離子體(Plasma)高溫活化表面處理的深度在200~500納米,等離子體高溫活化表面處理的溫度為40(T600°C，時間為5~15秒。
[0027]本發(fā)明中采用了下面的技術(shù):
[0028]1、石墨烯制造技術(shù)
[0029]石墨烯是固體電池的理想導(dǎo)電劑。膨脹處理的石墨為原料，制造石墨烯。首先把分子，離子或原子在低溫高壓下強制插入石墨體內(nèi)，然后減壓升溫，使插入進石墨體內(nèi)的分子，離子或原子的體積迅速膨脹，把石墨分解成單層或數(shù)層的石墨烯。圖l_a和圖Ι-b分別為利用氫分子(左圖)或氦原子(右圖)為插入體制作的石墨烯的顯微鏡照片。圖Ι-c和圖Ι-d分別為利用氫分子(左圖)或氦原子(右圖)為插入體制作的石墨烯的原子間力顯微鏡觀察分析結(jié)果；厚度約在0.8納米，寬度約在f 3微米，長度約在1.5^3微米，屬于單層石墨烯。1000克膨脹處理石墨，以涂層，添加，吸附或薄膜化等方法和工藝，把固體電池的啟電劑，例如金屬或金屬化合物的粉體或液體加工成具有一定規(guī)格強度和導(dǎo)電性的帶狀體。
[0030]2、納米級啟電劑制造技術(shù)
[0031]硼化釩粉制品的直徑通常在2飛微米，適用于陶瓷等制品制作時的原料，但不適合于固體電池的啟電劑。本發(fā)明將直徑為微米級的硼化釩粉利用納米分散技術(shù)加工成納米級的粉末，從而提高了固體釩電池的能量。利用分散劑的化學(xué)乳化作用及超聲波和沙磨機的物理分散力，可以成功地制作直徑在納米的納米級粉末。圖2為利用納米分散技術(shù)制備的納米級硼化釩粉末的掃描電子顯微鏡圖片，直徑在20-300納米。
[0032]3、薄膜的表面處理技術(shù)
[0033]含啟電劑和導(dǎo)電劑的薄膜利用等離子體進行表面處理，薄膜的表層被炭化，啟電劑和導(dǎo)電劑露出在表面，從而保證與固體電池的陰極間的全面接觸。圖3-a和圖3-b分別為等離子體處理前(左圖)和處理后(右圖)含啟電劑和導(dǎo)電劑的薄膜的掃描電子顯微鏡圖片。為了重點觀察等離子體對薄膜表面處理效果，選用了直徑在微米級的硼化釩為啟電劑和碳納米管為導(dǎo)電劑。圖4-a和圖4-b分別為等離子體處理前(左圖)和處理后(右圖)含納米級硼化釩啟電劑和石墨烯導(dǎo)電劑的薄膜的掃描電子顯微鏡圖片。
[0034]本發(fā)明的優(yōu)點 :
[0035]1、以涂層，添加，吸附或薄膜化等方法和工藝，把固體電池的啟電劑，例如金屬或金屬化合物的粉體或液體加工成具有一定規(guī)格強度和導(dǎo)電性的帶狀體。
[0036]2、含有啟電劑的帶狀體作為陽極，在對式陰極中間連續(xù)通過，正反兩面均與陰極接觸；啟電劑被氧化，產(chǎn)生自由電子。
[0037]3、陰極為多層構(gòu)造體。中心是連通細孔式構(gòu)造體，作為空氣極；中間層為電解質(zhì)層；最外層是催化劑層，是與啟電劑接觸面并誘導(dǎo)和催化啟電劑與空氣中氧氣之間的化學(xué)反應(yīng)。
[0038]4、電池的總?cè)萘坑蓡㈦妱┰趲铙w陽極中的總量決定；電池的瞬間功率是由陽極和陰極的旋轉(zhuǎn)速度決定，陽極和陰極的旋轉(zhuǎn)速度均可調(diào)整。
[0039]5、膜卷式陽極通常放置3卷，I卷接在纏卷軸上，其他2卷作為備用。膜卷式陽極采用自動更換方式，更換時間為1-3秒。使用后的膜卷式陽極通過特殊化學(xué)處理或充電可再利用。
[0040]6、膜卷式固體電池安全性高，沒有潛在爆炸和發(fā)火的危險，適于動靜兩用。
[0041]7、膜卷式固體電池的使用溫度范圍取決于電解質(zhì)的使用溫度范圍，采用雜頭酸等固體電解質(zhì)，膜卷式固體電池的使用溫度范圍可達到_70°C~+210°C。
[0042]8、膜卷式固體電池的機動原理可以擴展到其他方式的電池，比如鋰離子電池和鋰金屬電池，提高這些電池的安全性和電池的總?cè)萘俊?br> [0043]下面通過附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護范圍的限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]圖Ι-a為利用氫分子(左圖)為插入體制作的石墨烯的顯微鏡照片。
[0045]圖Ι-b為利用氦原子(右圖)為插入體制作的石墨烯的顯微鏡照片。
[0046]圖Ι-c為利用氫分子(左圖)為插入體制作的石墨烯的原子間力顯微鏡觀察分析結(jié)
果O
[0047]圖Ι-d為利用氦原子(右圖)為插入體制作的石墨烯的原子間力顯微鏡觀察分析結(jié)
果O
[0048]圖2為利用納米分散技術(shù)制備的納米級硼化釩粉末的掃描電子顯微鏡圖片。
[0049]圖3_a和圖3_b分別為等離子體處理前(左圖)和處理后(右圖)含啟電劑和導(dǎo)電劑的薄膜的掃描電子顯微鏡圖片。為了重點觀察等離子體對薄膜表面處理效果，選用了直徑在微米級的硼化釩為啟電劑。
[0050]圖4-a和圖4-b分別為等離子體處理前(左圖)和處理后(右圖)含納米級硼化釩啟電劑和石墨烯導(dǎo)電劑的薄膜的掃描電子顯微鏡圖片。
【具體實施方式】
[0051]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0052]實施例1硼化釩=啟電劑；石墨烯=導(dǎo)電體
[0053]I)硼化釩/石墨烯混合漿料的配制:硼化釩粉末(粉粒2 — 5微米)1000克，石墨烯(廣8層，長，寬，I~12微米)50克，50克醋酸纖維素(cellulose Acetate)添加到2000mL N —甲基批咯燒酮(N-methylpyrrolidone, nMP)后，用沙式分散機或超聲式分散機混合分散處理30 - 50分鐘，得到均勻分散的硼化釩/石墨烯混合漿料。如果混合漿料放置或保存時間長于7天，在漿料配制時需添加少量的安定劑或分散劑，如PVP。
[0054]2)使用濕式制膜機,將含醋酸纖維素(cellulose acetate)的硼化f凡/石墨烯混合漿料均勻展開，經(jīng)過減壓干燥處理，制成厚度為50微米，幅寬30厘米的薄膜。
[0055]3)在氦氣或氮氣條件下，進行等離子體(Plasma)高溫活化表面處理，使硼化釩和石墨烯露出在薄膜的表面。等離子體高溫活化表面處理的深度在200-500納米。等離子體高溫活化表面處理的溫度為5`00°C，時間為10秒。
[0056]4)使用纏卷機，將表面活化處理后的薄膜纏卷成規(guī)定長度或重量的卷狀體。
[0057]石墨烯是固體電池的理想導(dǎo)電劑。以膨脹處理的石墨為原料，制造石墨烯。首先把分子，離子或原子在低溫高壓下強制插入石墨體內(nèi)，然后減壓升溫，使插入進石墨體內(nèi)的分子，離子或原子的體積迅速膨脹，把石墨分解成單層或數(shù)層的石墨烯。如圖l_a所示，為本實施例所采用的利用氫分子(左圖)為插入體制作的石墨烯的顯微鏡照片。如圖Ι-c所示，為利用氫分子(左圖)為插入體制作的石墨烯的原子間力顯微鏡觀察分析結(jié)果。如圖2所示，為本實施例利用納米分散技術(shù)制備的納米級硼化釩粉末的掃描電子顯微鏡圖片。如圖4-a和圖4-b所示，分別為本實施例等離子體處理前(左圖)和處理后(右圖)含納米級硼化釩啟電劑和石墨烯導(dǎo)電劑的薄膜的掃描電子顯微鏡圖片。
[0058]實施例2硼化I凡=啟電劑；碳納米管=導(dǎo)電體
[0059]I)硼化釩/碳納米管混合漿料的配制:硼化釩粉末(粉粒2-5微米)1000克，碳納米管(直徑50納米,長1~50微米)80克,50克醋酸纖維素(celluloseAcetate)添加到2000mL N-methylpyrrolidone (nMP)后,用沙式分散機或超聲式分散機混合分散處理30-50分鐘，得到均勻分散的硼化釩/碳納米管混合漿料。如果混合漿料放置或保存時間長于7天，在漿料配制時需添加少量的安定劑或分散劑，如PVP。
[0060]2)使用濕式制膜機，將含醋酸纖維素(cellulose acetate)的硼化釩/碳納米管混合漿料均勻展開，經(jīng)過減壓干燥處理，制成厚度為50微米，幅寬30厘米的薄膜。
[0061]3)在氦氣或氮氣條件下，進行等離子體(Plasma)高溫活化表面處理，使硼化釩和炭納米管露出在薄膜的表面。等離子體高溫活化表面處理的深度在200-500納米。等離子體高溫活化表面處理的溫度為450°C，時間為15秒。
[0062]4)使用纏卷機，將表面活化處理后的薄膜纏卷成規(guī)定長度或重量的卷狀體。
[0063]實施例3硼化I凡=啟電劑；碳納米管=導(dǎo)電體
[0064]I)硼化釩/碳納米管混合漿料的配制:硼化釩粉末(粉粒2 - 5微米)1000克，碳納米管(直徑1~50納米,長]Λ50微米)100克,20克醋酸纖維素(cellulose Acetate)添加到1500mL N-methylpyrrolidone (nMP)后,用沙式分散機或超聲式分散機混合分散處理30 - 50分鐘，得到均勻分散的硼化釩/碳納米管混合漿料。
[0065]2)使用濕式制膜機,將含醋酸纖維素(cellulose acetate)的硼化f凡/碳納米管混合漿料均勻展開，經(jīng)過減壓干燥處理，制成厚度為30微米，幅寬10厘米的薄膜。
[0066]3)在氦氣或氮氣條件下，進行等離子體(Plasma)高溫活化表面處理，使硼化釩和炭納米管露出在薄膜的表面。等離子體高溫活化表面處理的深度在200-500納米。等離子體高溫活化表面處理的溫度為600°C，時間為5秒。
[0067]4)使用纏卷機，將表面活化處理后的薄膜纏卷成規(guī)定長度或重量的卷狀體。
[0068]實施例4硼化I凡=啟電劑；碳納米管=導(dǎo)電體
[0069]I)硼化釩/碳納米管混合漿料的配制硼化釩粉末(粉粒2 - 5微米)1000克，碳納米管(直徑1~50納米,長]Λ50微米)20克，100克醋酸纖維素(cellulose Acetate)添加到2000mL N-methylpyrrolidone (nMP)后,用沙式分散機或超聲式分散機混合分散處理30-50分鐘，得到均勻分散`的硼化釩/碳納米管混合漿料。
[0070]2)使用濕式制膜機，將含醋酸纖維素(cellulose acetate)的硼化釩/碳納米管混合漿料均勻展開，經(jīng)過減壓干燥處理，制成厚度為300微米，幅寬50厘米的薄膜。
[0071]3)在氦氣或氮氣條件下，進行等離子體(Plasma)高溫活化表面處理，使硼化釩和碳納米管露出在薄膜的表面。等離子體高溫活化表面處理的深度在200-500納米。等離子體高溫活化表面處理的溫度為400°C，時間為15秒。
[0072]4)使用纏卷機，將表面活化處理后的薄膜纏卷成規(guī)定長度或重量的卷狀體。
[0073]實施例5硼化釩=啟電劑；石墨烯=導(dǎo)電體
[0074]I)硼化釩/石墨烯混合漿料的配制:硼化釩粉末(粉粒2 — 5微米)1000克，石墨烯8層，長，寬，f 12微米)60克，100克醋酸纖維素(cellulose Acetate)添加到2000mLN —甲基批咯燒酮(N-methylpyrrolidone, nMP)后,用沙式分散機或超聲式分散機混合分散處理30 - 50分鐘，得到均勻分散的硼化釩/石墨烯混合漿料。如果混合漿料放置或保存時間長于7天，在漿料配制時需添加少量的安定劑或分散劑，如PVP。
[0075]2)使用濕式制膜機,將含醋酸纖維素(cellulose acetate)的硼化f凡/石墨烯混合漿料均勻展開，經(jīng)過減壓干燥處理，制成厚度為160微米，幅寬30厘米的薄膜。
[0076]3)在氦氣或氮氣條件下，進行等離子體(Plasma)高溫活化表面處理，使硼化釩和石墨烯露出在薄膜的表面。等離子體高溫活化表面處理的深度在200-500納米。等離子體高溫活化表面處理的溫度為400°C，時間為12秒。
[0077]4)使用纏卷機，將表面活化處理后的薄膜纏卷成規(guī)定長度或重量的卷狀體。
[0078]實施例6硼化釩=啟電劑；石墨烯=導(dǎo)電體
[0079]I)硼化釩/石墨烯混合漿料的配制:硼化釩粉末(粉粒2 — 5微米)1000克，石墨烯0-8層，長，寬，1~12微米)80克，70克醋酸纖維素(cellulose Acetate)添加到1800mLN —甲基批咯燒酮(N-methylpyrrolidone, nMP)后,用沙式分散機或超聲式分散機混合分散處理30 - 50分鐘，得到均勻分散的硼化釩/石墨烯混合漿料。如果混合漿料放置或保存時間長于7天，在漿料配制時需添加少量的安定劑或分散劑，如PVP。
[0080]2)使用濕式制膜機，將含醋酸纖維素(cellulose acetate)的硼化釩/石墨烯混合漿料均勻展開，經(jīng)過減壓干燥處理，制成厚度為100微米，幅寬30厘米的薄膜。
[0081]3)在氦氣或氮氣條件下，進行等離子體(Plasma)高溫活化表面處理，使硼化釩和石墨烯露出在薄膜的表面。等離子體高溫活化表面處理的深度在200-500納米。等離子體高溫活化表面處理的溫度為600°C，時間為6秒。
[0082]4)使用纏卷機，將表面活化處理后的薄膜纏卷成規(guī)定長度或重量的卷狀體。[0083]石墨烯還可采用利用氦原子為插入體制作的石墨烯，顯微鏡照片如圖l_b所示，圖Ι-d為本發(fā)明實施例1所用利用氦原子為插入體制作的石墨烯的原子間力顯微鏡觀察分析結(jié)果。
[0084]對照實施例1硼化鉻=啟電劑；石墨烯=導(dǎo)電體
[0085]I)硼化鉻/石墨烯混合漿料的配制硼化鉻粉末(粉粒5-8微米)1000克，石墨烯(1~8層，長，寬，1~12微米)50克，50克cellulose Acetate添加到2000mLN-methylpyrrolidone (nMP)后,用沙式分散機或超聲式分散機混合分散處理30-50分鐘，得到均勻分散的硼化鉻/石墨烯混合漿料。如果混合漿料放置或保存時間長于7天，在漿料配制時需添加少量的安定劑或分散劑。
[0086]2)使用濕式制膜機,將含cellulose acetate的硼化鉻/石墨烯混合衆(zhòng)料均勻展開，經(jīng)過減壓干燥處理，制成厚度為50微米，幅寬30厘米的薄膜。
[0087]3)在氦氣或氮氣條件下，進行等離子體(Plasma)高溫活化表面處理，使硼化鉻和石墨烯露出在薄膜的表面。等離子體高溫活化表面處理的深度在200-500納米。等離子體高溫活化表面處理的溫度為600°C，時間為5秒。
[0088]4)使用纏卷機，將表面活化處理后的薄膜纏卷成規(guī)定長度或重量的卷狀體。
[0089]對照實施例2納米鋅=啟電劑；石墨烯=導(dǎo)電體
[0090]I)納米鋅/石墨烯混合衆(zhòng)料的配制納米鋅粉末(粉粒2 - 3微米)1000克，石墨烯(1~8層，長，寬，1~12微米)50克，50克cellulose Acetate添加到2000mLN-methylpyrrolidone (nMP)后，用沙式分散機或超聲式分散機混合分散處理30 - 50分鐘，得到均勻分散的納米鋅/石墨烯混合漿料。如果混合漿料放置或保存時間長于3天，在漿料配制時需添加少量的安定劑或分散劑。
[0091]2)使用濕式制膜機,將含cellulose acetate的納米鋅/石墨烯混合衆(zhòng)料均勻展開，經(jīng)過減壓干燥處理，制成厚度為50微米，幅寬30厘米的薄膜。
[0092]3)在氦氣或氮氣條件下，進行等離子體(Plasma)高溫活化表面處理，使納米子鋅和石墨烯露出在薄膜的表面。等離子體高溫活化表面處理的深度在200-300納米。等離子體高溫活化表面處理的溫度為500°C，時間為15秒。
[0093]4)使用纏卷機，將表面活化處理后的薄膜纏卷成規(guī)定長度或重量的卷狀體。
[0094]對照實施例3納米I凡=啟電劑；石墨烯=導(dǎo)電體
[0095]I)納米f凡/石墨烯混合衆(zhòng)料的配制納米f凡粉末(粉粒3 - 5微米)1000克，石墨烯(廣8層，長，寬，廣12微米)50克，50克cellulose Acetate添加到2000mLN-methylpyrrolidone (nMP)后，用沙式分散機或超聲式分散機混合分散處理30 - 50分鐘，得到均勻分散的納米釩/石墨烯混合漿料。如果混合漿料放置或保存時間長于3天，在漿料配制時需添加少量的安定劑或分散劑。
[0096]2)使用濕式制膜機,將含cellulose acetate的納米鑰;/石墨烯混合衆(zhòng)料均勻展開，經(jīng)過減壓干燥處理，制成厚度為50微米，幅寬30厘米的薄膜。
[0097]3)在氦氣或氮氣條件下，進行等離子體(Plasma)高溫活化表面處理，使納米子釩和石墨烯露出在薄膜的表面。等離子體高溫活化表面處理的深度在200-300納米。等離子體高溫活化表面處理的溫度為500°C，時間為5秒。
[0098]4)使用纏卷機，將表面活化處理后的薄膜纏卷成規(guī)定長度或重量的卷狀體。
[0099]將上述實施例1-6和對照實施例1-3實施例制備的固體電池的陽極材料，與常規(guī)的陰極材料、電解質(zhì)等，以常規(guī)的方法制成固體電池，如陰極為石墨，電解質(zhì)采用Li0H、K0H，測量其克比容量，獲得表1的性能測試結(jié)果。
[0100]表1本發(fā)明實施例和對照實施例所得陽極材料制成的固體電池的性能比較
[0101]
【權(quán)利要求】
1.一種固體電池的陽極材料，其特征在于：包括硼化釩和石墨烯或碳納米管，其中，硼 化釩為啟電劑，石墨烯或碳納米管為導(dǎo)電劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電池的陽極材料，其特征在于：所述的硼化釩與石墨烯 或碳納米管的重量比為1000:20?1000:100。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體電池的陽極材料，其特征在于：所述石墨烯為11層，長 與寬均為廣12微米；所述碳納米管的直徑為f 50納米，長f 50微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體電池的陽極材料，其特征在于：所述硼化釩的粒徑為 20nm?300nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體電池的陽極材料，其特征在于：所述的陽極材料為薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體電池的陽極材料，其特征在于：所述薄膜的厚度為 30?300微米。
7.權(quán)利要求1-6中任一項所述的固體電池的陽極材料的制備方法，包括如下步驟：1)硼化釩/石墨烯或碳納米管混合漿料的配制：將硼化釩粉末、石墨烯或碳納米管與 醋酸纖維素添加到N—甲基吡咯烷酮中，用沙式分散機或超聲式分散機混合分散，得到均 勻分散的硼化釩/石墨烯或碳納米管混合漿料；2)使用濕式制膜機，將硼化釩/石墨烯或碳納米管混合漿料均勻展開，經(jīng)過減壓干燥 處理，制成薄膜；3)在氦氣或氮氣條件下，進行等離子體高溫活化表面處理，使硼化釩和石墨烯或碳納 米管露出在薄膜的表面；4)使用纏卷機，將表面活化處理后的薄膜纏卷成卷狀體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體電池的陽極材料的制備方法，其特征在于：所述硼化釩 與石墨烯或碳納米管的重量比為1000:2(T1000:100，所述硼化釩與醋酸纖維素的重量比為 1000:2(T 1000:100，所述硼化釩與N -甲基吡咯烷酮的重量比為50:100?70:100，硼化釩粉 末的直徑為2飛微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體電池的陽極材料的制備方法，其特征在于：所述硼化釩/ 石墨烯或碳納米管混合漿料中，還包括安定劑或分散劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的固體電池的陽極材料的制備方法，其特征在于：所述等離 子體高溫活化表面處理的深度為20(T500納米，所述等離子體高溫活化表面處理的溫度為 40(T600°C，時間為5?15秒。
【文檔編號】H01M4/58GK103840155SQ201210477827
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月22日
【發(fā)明者】古月文志, 蔣大龍 申請人:國能科技創(chuàng)新有限公司