一種粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體及其制備方法。它由直接生長(zhǎng)在鋰離子電池用銅箔基底上的銅微納米齒輪片組成,制備方法為：1）用銅箔覆蓋在氨水溶液的上方進(jìn)行氨水熏制，控制氨水的濃度，氨水熏制溫度及時(shí)間，得Cu(OH)2微納米齒輪片；2）室溫下，將Cu(OH)2微納米齒輪片放入反應(yīng)爐中，在氫氣氛下熱還原得粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體。本發(fā)明制備的粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體形貌結(jié)構(gòu)可控，具有良好的導(dǎo)電性，超高的比表面積，有利于增強(qiáng)集流體與負(fù)載的活性材料之間的粘結(jié)性，表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能，其制備方法的反應(yīng)溫度低，無模板，制備程序簡(jiǎn)單，具有大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的美好前景。
【專利說明】一種粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體及其制備方法
[0001](一)【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體及其制備方法。
[0002](二)【背景技術(shù)】
近十年來，鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子設(shè)備，電動(dòng)汽車，備用儲(chǔ)能，智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。2012年整個(gè)鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到640億元人民幣，鋰離子電池已與人民的日常生活息息相關(guān)。通常，鋰離子電池由電極、電解液、隔膜和電池殼組成，而電極通常是將陰極(正極)、陽(yáng)極(負(fù)極)活性材料與導(dǎo)電劑(碳)、粘結(jié)劑等按比例混合，分別噴涂在鋁箔、銅箔集流體上。當(dāng)大電流充放電時(shí)(快充快放)，活性材料很容易從集流體基底上脫落下來，導(dǎo)致活性材料失效，電池的電化學(xué)倍率、循環(huán)等性能降低。最近，部分研究人員(Nat.Mater.2006, 5, 567 ；Electrochem.Commun.2008, 10, 1467 ；Adv.Mater.2010, 22, 4978)將鋁、銅集流體粗糙成三維納米棒陣列結(jié)構(gòu)，再負(fù)載鋰離子電池活性材料，表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性，超高的比表面積，增大的電極/電解液的接觸面積，縮短的鋰離子擴(kuò)散路徑，進(jìn)而表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。這種直接粗糙負(fù)載鋰離子電池活性材料的集流體的方法，能極大地改善電極材料與活性材料之間的結(jié)合力，增強(qiáng)其導(dǎo)電性能，是提高鋰離子電池電化學(xué)性能的有效途徑之一；但是，這種制備方法存在制備程序復(fù)雜，需要模板，難以商業(yè)化等問題。
[0003](三)
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種不需要模板、制備程序簡(jiǎn)單的粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體，還提供了其制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體，其特征是:其由直接生長(zhǎng)在鋰離子電池用銅箔基底上的銅微納米齒輪片組成。
[0005]一種制備上述的粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體的方法，其特征是，步驟如下:
1)、將鋰離子電池用銅箔覆蓋在氨水溶液的上方I?3Cm，進(jìn)行氨水熏制，控制氨水的濃度，氨水熏制溫度及時(shí)間，得藍(lán)色的Cu(OH)2微納米齒輪片；
2)、室溫下，將藍(lán)色的Cu(OH)2微納米齒輪片放入反應(yīng)爐中，在氫氣氛下熱還原得粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體。
[0006]所述氨水由質(zhì)量濃度為25%的濃氨水加水稀釋而成，濃氨水與水的體積比為1:1 ?8。
[0007]氨水熏制的溫度為5?40°C，氨水熏制的時(shí)間為0.5?12h。
[0008]熱還原的溫度為150?200°C，熱還原時(shí)間為5?15h。
[0009]熱還原時(shí)米用的氫氣由氫氣發(fā)生器產(chǎn)生。
[0010]所述鋰離子電池用銅箔在反應(yīng)之前要進(jìn)行預(yù)處理，其預(yù)處理過程如下:將鋰離子電池用銅箔放入乙醇中，超聲清洗，干燥后備用。
[0011]本發(fā)明的原理是運(yùn)用金屬Cu與弱堿溶液的蒸汽(氨水NH3.Η20)的絡(luò)合作用，在Cu基底上直接生長(zhǎng)出Cu(OH)2微納米齒輪片，再用氫氣(H2)熱還原Cu(OH)2陣列，得粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體。具體的化學(xué)反應(yīng)如下:
【權(quán)利要求】
1.一種粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體，其特征是:其由直接生長(zhǎng)在鋰離子電池用銅箔基底上的銅微納米齒輪片組成。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體的方法，其特征是，步驟如下: 1)、將鋰離子電池用銅箔覆蓋在氨水溶液的上方I?3cm，進(jìn)行氨水熏制，控制氨水的濃度，氨水熏制溫度及時(shí)間，得藍(lán)色的Cu(OH)2微納米齒輪片； 2)、室溫下，將藍(lán)色的Cu(OH)2微納米齒輪片放入反應(yīng)爐中，在氫氣氛下熱還原得粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體的方法，其特征是，所述氨水由質(zhì)量濃度為25%的濃氨水加水稀釋而成，濃氨水與水的體積比為1:1?8。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體的方法，其特征是，氨水熏制的溫度為5?40°C，氨水熏制的時(shí)間為0.5?12h。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體的方法，其特征是，熱還原的溫度為150?200°C，熱還原時(shí)間為5?15h。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體的方法，其特征是，熱還原時(shí)米用的氫氣由氫氣發(fā)生器產(chǎn)生。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備粗糙化的鋰離子電池用銅箔集流體的方法，其特征是，所述鋰離子電池用銅箔在反應(yīng)之前要進(jìn)行預(yù)處理，其預(yù)處理過程如下:將鋰離子電池用銅箔放入乙醇中，超聲清洗，干燥后備用。
【文檔編號(hào)】H01M4/70GK103500836SQ201310485014
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】陳欣, 王瑛, 趙成龍, 宋春華 申請(qǐng)人:山東玉皇化工有限公司