一種錫銅合金極片的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及錫銅合金極片制備領(lǐng)域，具體說是一種錫銅合金極片的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池是現(xiàn)有電器或電動工具最主要的電源之一，而為了改善鋰電池的性能、提高負極的比容量，目前，大多數(shù)生產(chǎn)廠家采用錫負極材料。然而，在充放電過程中，錫負極的體積膨脹率較大，長期循環(huán)后會產(chǎn)生粉化現(xiàn)象，導致循環(huán)性能較差。為了解決這些問題，一般采用制備復合合金作為負極，如錫銅合金、錫鐵合金等。從制備方法來看，制備錫銅合金具有成本低、操作簡單、容易控制組成及厚度等優(yōu)點，但現(xiàn)有方法制備的錫銅合金質(zhì)量不高、表面性能欠佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明提供一種粒徑分布均勻且成本較低的錫銅合金粉末的制備方法。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種錫銅合金極片的制備工藝，包括以下步驟:
(1)將塊狀Cu5Sn6熔融；
(2)將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴由上向下垂直噴射至高速旋轉(zhuǎn)的滾輪表面；
(3 )流體經(jīng)滾輪旋轉(zhuǎn)甩向一側(cè)的霧化室形成液滴；
(4)在霧化室內(nèi)，高壓惰性氣體從下至上將液滴吹送至霧化室一側(cè)的噴射腔；
(5)噴射腔內(nèi)的氣液混合物噴射至收集室；
(6)收集錫銅合金粉末；
(7)將粉末壓制成錫銅合金箔片；
(8)再將箔片置于爐中，并通入空氣與氬氣的混合氣體進行燒結(jié)，得到錫銅合金極片。
[0005]作為優(yōu)選，所述滾輪表面開設(shè)有數(shù)個球面凹槽;噴射至滾輪表面的流體流進凹槽，凹槽內(nèi)的流體甩向霧化室。
[0006]作為優(yōu)選，凹槽在滾輪表面的開口直徑為0.5—1_。
[0007]作為優(yōu)選，流體噴射的質(zhì)量流率為6—8g/s。
[0008]作為優(yōu)選，噴嘴與滾輪之間的垂直距離為0.01—0.1mm;滾輪的直徑為40—50mm，滾輪轉(zhuǎn)速為300_350r/min。
[0009]作為優(yōu)選，在霧化室內(nèi)，高壓惰性氣體的流向與水平方向的夾角為45°—90°。
[0010]作為優(yōu)選，:高壓惰性氣體的流速為30m/s。
[0011]作為優(yōu)選，箔片的厚度為50—55μπι。
[0012]作為優(yōu)選，燒結(jié)時通入流速為20mL/min的氬氣和空氣的混合氣體，以25°C/min升溫速率由室溫升至400°C，再保溫24h，然后自然冷卻至室溫。
[0013]作為優(yōu)選，氬氣與空氣的體積比為(5—7):1。
[0014]本發(fā)明將噴射的流體通過旋轉(zhuǎn)滾輪的離心力打碎，再通過高速氣體撞擊液滴，然后再次噴射，不僅制得的粉末粒徑較細、粒徑分布均勻;而且采用通入氬氣和空氣的混合氣體進行燒結(jié)，獲得錫銅合金氧化膜極片，進一步提高其性能。
【具體實施方式】
[0015]下面將詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0016]本發(fā)明的錫銅合金粉末的制備工藝，其采用以下步驟:
首先將塊狀Cu5Sn6熔融，再將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴垂直噴射至高速旋轉(zhuǎn)的滾輪表面;滾輪表面開設(shè)有數(shù)個球面凹槽，可噴射至滾輪表面的流體流進凹槽，延長流體在表面的停留時間，使其適當冷卻，這樣使得凹槽內(nèi)的流體甩向霧化室后的粒度均勻度更好;為了避免流體在表面的停留時間過長，導致粉末粒徑過大，本發(fā)明的凹槽在滾輪表面的開口直徑以0.5—Imm為宜，并應保證流體噴射的質(zhì)量流率為6—8g/s、噴嘴與滾輪之間的垂直距離為0.01 — 0.1mm，同時采用的滾輪直徑為40—50mm，滾輪轉(zhuǎn)速為300-350r/min;甩向霧化室的顆粒在高速氣流的撞擊下進入噴射腔，從而第二次細化液滴;在霧化室內(nèi)，高壓惰性氣體的流向與水平方向的夾角最好45° —90°，細化效果更好，同時高壓惰性氣體的流速保持30m/s為宜;噴射腔內(nèi)的氣液混合物在高壓氣體的壓力下再次噴射至收集室，噴射時也可采用噴嘴，從而進行第三次細化;最后收集錫銅合金粉末。
[0017]隨后將粉末壓制成50—55μπι厚錫銅合金箔片；最后將箔片置于爐中，燒結(jié)時通入流速為20mL/min的氬氣和空氣的混合氣體，其中氬氣與空氣體積比以(5—7):1為宜，并采用以25°C/min升溫速率由室溫升至400°C，再保溫24h，然后自然冷卻至室溫，從而得到錫銅合金氧化膜極片。
[0018]實施例1
將塊狀Cu5Sn6熔融，再將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴垂直噴射至旋轉(zhuǎn)的具有凹槽的滾輪表面;其中凹槽在滾輪表面的開口直徑為0.5 _、流體噴射的質(zhì)量流率為6g/s、噴嘴與滾輪之間的垂直距離為0.01mm、滾輪直徑為40mm，滾輪轉(zhuǎn)速為300r/min;同時，在霧化室內(nèi)，以與水平方向保持45°夾角并以30m/s的速度通入高壓惰性氣體撞擊流體至噴射腔，在從噴射腔噴入收集室，最后收集錫銅合金粉末，經(jīng)分析所有粒徑的直徑均在8—15μπι之間；將粉末壓制成50μπι厚的錫銅合金箔片;然后將箔片置于爐中燒結(jié)，燒結(jié)時通入流速為20mL/min的氬氣和空氣的混合氣體，其中氬氣與空氣體積比以5:1為宜，并采用以25°C/min升溫速率由室溫升至400°C，再保溫24h，然后自然冷卻至室溫，從而得到錫銅合金氧化膜極片。將該極片組裝成電池后，進行循環(huán)充放電測試得到:首次放電容量1667 mAh/g，經(jīng)40個循環(huán)充放電后，放電容量為623mAh/g，經(jīng)140個循環(huán)充放電后，放電容量仍保持439mAh/g。
[0019]實施例2
將塊狀Cu5Sn6熔融，再將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴垂直噴射至旋轉(zhuǎn)的具有凹槽的滾輪表面;其中凹槽在滾輪表面的開口直徑為0.7 mm、流體噴射的質(zhì)量流率為7g/s、噴嘴與滾輪之間的垂直距離為0.05mm、滾輪直徑為45mm，滾輪轉(zhuǎn)速為320r/min;同時，在霧化室內(nèi)，以與水平方向保持60°夾角并以30m/s的速度通入高壓惰性氣體撞擊流體至噴射腔，在從噴射腔噴入收集室，最后收集錫銅合金粉末，經(jīng)分析所有粒徑的直徑均在3—9μπι之間;將粉末壓制成50μπι厚的錫銅合金箔片;然后將箔片置于爐中燒結(jié)，燒結(jié)時通入體積比為6:1的氬氣與空氣的混合氣體，且流速為20mL/min，以25°C/min升溫速率由室溫升至400°C，再保溫24h，然后自然冷卻至室溫，從而得到錫銅合金極片。將該極片組裝成電池后，進行循環(huán)充放電測試得到:首次放電容量1627 mAh/g，經(jīng)40個循環(huán)充放電后，放電容量為789mAh/g，經(jīng)140個循環(huán)充放電后，放電容量仍保持553mAh/g。
[0020]實施例3
將塊狀Cu5Sn6熔融，再將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴垂直噴射至旋轉(zhuǎn)的具有凹槽的滾輪表面;其中凹槽在滾輪表面的開口直徑為1.0 _、流體噴射的質(zhì)量流率為8g/s、噴嘴與滾輪之間的垂直距離為0.1mm、滾輪直徑為42mm，滾輪轉(zhuǎn)速為350r/min;同時，在霧化室內(nèi)，以與水平方向保持90°夾角并以30m/s的速度通入高壓惰性氣體撞擊流體至噴射腔，在從噴射腔噴入收集室，最后收集錫銅合金粉末，經(jīng)分析所有粒徑的直徑均在6—14μπι之間；將粉末壓制成55μπι厚的錫銅合金箔片;然后將箔片置于爐中燒結(jié)，燒結(jié)時通入體積比為7:1的氬氣與空氣的混合氣體，且流速為20mL/min，以25°C/min升溫速率由室溫升至400°C，再保溫24h，然后自然冷卻至室溫，從而得到錫銅合金極片。將該極片組裝成電池后，進行循環(huán)充放電測試得到:首次放電容量1669mAh/g，經(jīng)40個循環(huán)充放電后，放電容量為702mAh/g，經(jīng)140個循環(huán)充放電后，放電容量仍保持521mAh/g。
[0021]以上對本發(fā)明實施例所提供的技術(shù)方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例，在【具體實施方式】以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.一種錫銅合金極片的制備工藝，包括以下步驟: (I)將塊狀Cu5Sn6熔融; (2 )將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴由上向下垂直噴射至高速旋轉(zhuǎn)的滾輪表面； (3 )流體經(jīng)滾輪旋轉(zhuǎn)甩向一側(cè)的霧化室形成液滴； (4)在霧化室內(nèi)，高壓惰性氣體從下至上將液滴吹送至霧化室一側(cè)的噴射腔； (5)噴射腔內(nèi)的氣液混合物噴射至收集室； (6)收集錫銅合金粉末； (7)將粉末壓制成錫銅合金箔片； (8)再將箔片置于爐中，并通入空氣與氬氣的混合氣體進行燒結(jié)，得到錫銅合金極片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述錫銅合金極片的制備工藝，其特征在于:所述滾輪表面開設(shè)有數(shù)個球面凹槽;噴射至滾輪表面的流體流進凹槽，凹槽內(nèi)的流體甩向霧化室。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述錫銅合金極片的制備工藝，其特征在于:凹槽在滾輪表面的開口直徑為0.5一1mm。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述錫銅合金極片的制備工藝，其特征在于:流體噴射的質(zhì)量流率為6—8g/s05.根據(jù)權(quán)利要求4所述錫銅合金極片的制備工藝，其特征在于:噴嘴與滾輪之間的垂直距離為0.0l—0.1mm;滾輪的直徑為40—50mm，滾輪轉(zhuǎn)速為300-350r/min。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述錫銅合金極片的制備工藝，其特征在于:在霧化室內(nèi)，高壓惰性氣體的流向與水平方向的夾角為45°—90°。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述錫銅合金極片的制備工藝，其特征在于:高壓惰性氣體的流速為30m/sο8.根據(jù)權(quán)利要求1所述錫銅合金極片的制備工藝，其特征在于:箔片的厚度為50—55μmD9.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，其特征在于:燒結(jié)時通入流速為20mL/min的氬氣和空氣的混合氣體，以25°C/min升溫速率由室溫升至400°C，再保溫24h，然后自然冷卻至室溫。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，其特征在于:氬氣與空氣的體積比為(5—7):1。
【專利摘要】本發(fā)明涉及錫銅合金粉末的制備領(lǐng)域，具體是一種錫銅合金極片的制備工藝，包括將塊狀Cu5Sn6熔融；將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴由上向下垂直噴射至高速旋轉(zhuǎn)的滾輪表面；流體經(jīng)滾輪旋轉(zhuǎn)甩向一側(cè)的霧化室形成液滴；在霧化室內(nèi)，高壓惰性氣體從下至上將液滴吹送至霧化室一側(cè)的噴射腔；噴射腔內(nèi)的氣液混合物噴射至收集室；將粉末壓制成錫銅合金箔片；再將箔片置于爐中，并通入空氣與氬氣的混合氣體進行燒結(jié)，得到錫銅合金極片。本發(fā)明將噴射的流體通過旋轉(zhuǎn)滾輪的離心力打碎，再通過高速氣體撞擊液滴，然后再次噴射，不僅制得的粉末粒徑較細、粒徑分布均勻；而且采用通入氬氣和空氣的混合氣體進行燒結(jié)，獲得錫銅合金氧化膜極片，進一步提高其性能。
【IPC分類】H01M4/134, H01M4/04, H01M4/1395, H01M4/38
【公開號】CN105552349
【申請?zhí)枴緾N201610053658
【發(fā)明人】易鑒榮, 林荔琍, 唐臻, 吳堅, 林荔珊
【申請人】柳州豪祥特科技有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月27日