一種鋰離子電池及其制備方法技術

本發明專利技術提供一種用于鋰離子電池的正極集流體，所述正極集流體為表面涂覆有銀納米片的鋁箔，所述銀納米片的厚度為6～10nm；所述銀納米片的形狀包括三角形和/或六邊形。本發明專利技術還提供了上述正極集流體的制備方法，步驟為：(1)將硝酸銀溶液與檸檬酸鈉溶液混合，攪拌；加入過氧化氫溶液，攪拌；加入硼氫酸鈉溶液，攪拌得混合液；(2)將混合液涂覆在鋁箔上，干燥，得正極集流體。利用制備的正極集流體，可以制備鋰離子電池。本發明專利技術的鋰離子電池，導電性能大幅度提高，內阻降低，從而在電池進行大電流充放電時，降低了電池的溫升，提高了安全性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于鋰離子電池領域，尤其涉及一種鋰離子電池及其制備方法。
技術介紹
磷酸鐵鋰因其安全的橄欖石結構且清潔環保，故而備受青睞，被廣泛應用于動力電池領域。但其本身的電子電導率較差，與集流體之間的接觸內阻也較大，在大電流充放電時其倍率性能不佳，會引起倍率溫升較高等問題，大大限制其在動力電池領域的應用。集流體是指電池的正極或者負極上用于附著活性物質的基體，之前通常為金屬材質，例如正負極用的銅箔和鋁箔等。目前磷酸鐵鋰電池的正極集流體通常是鋁箔，鋁的電阻率26.5nΩ·m，電阻較高。隨著近幾年來新能源汽車的迅猛發展，人們對電池的性能提出了越來越高的要求，普通的電池無法滿足市場的需求。如何縮短新能源汽車的充電時間，提升駕駛性能成為領域內的熱點，這就要求電池可以快充快放。磷酸鐵鋰電池在快速充放電過程中出現的主要問題有：磷酸鐵鋰電導率低造成其高倍率充電恒流比較低，高倍率循環性能差，內阻大，溫升較高，存在一定的安全隱患。若要實現鋰離子電池在高倍率充放電條件下具有高的充電恒流比、低的充放電溫升、好的高倍率循環性能，目前常用的方法是在正極材料中摻雜碳材料，如石墨烯，碳納米管等，但是成本較高，且分散程度不易控制，需要較長時間來實現充分混合，生產效率偏低。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種鋰離子電池及其制備方法，旨在降低電池的內阻，提高其導電性能，從而在進行大電流充放電時，能夠降低溫升，提高電池的安全性能，同時降低生產成本。為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種用于鋰離子電池的正極集流體，所述正極集流體為表面涂覆有銀納米片的鋁箔，所述銀納米片的厚度為6～10nm。進一步地，所述銀納米片的形狀包括三角形和/或六邊形。進一步地，所述銀納米片的形狀為正三角形，所述正三角形的邊長為70～80nm。為解決上述技術問題，本專利技術還提供了一種正極集流體的制備方法，包括以下步驟：(1)將硝酸銀溶液與檸檬酸鈉溶液混合，攪拌時間為T1；再加入過氧化氫溶液，攪拌時間為T2；最后加入硼氫酸鈉溶液，攪拌時間為T3，得混合液；整個過程均以固定速率攪拌；(2)將混合液涂覆在鋁箔上，干燥，得正極集流體。進一步地，所述硝酸銀溶液的濃度為0.008～0.012M；所述檸檬酸鈉溶液的濃度為0.008～0.012M；所述硼氫化鈉溶液的濃度為0.008～0.012M。進一步地，所述硝酸銀和檸檬酸鈉的物質的量之比為1:3～1:15。進一步地，所述硝酸銀和硼氫化鈉的物質的量之比為1:0.05～1:10。進一步地，所述過氧化氫溶液的濃度為25％wt～35％wt(質量百分比)；所述硝酸銀和過氧化氫的物質的量之比為1:0.05～1:5。進一步地，所述步驟(1)中的T1為2～3min，T2為1～2min，T3為3～4min；所述固定速率為1300～1500rpm(轉每分鐘)。進一步地，所述步驟(1)中的混合液的顏色為藍色。為解決上述技術問題，本專利技術還提供了一種鋰離子電池，所述電池包括所述的正極集流體。本專利技術與現有技術相比，有益效果在于：本專利技術利用銀的低電阻性能及銀納米片的特性，將制備的銀納米片涂覆在鋁箔上，制得正極集流體，進而用于制備鋰離子電池。大幅度提高了電池的導電性能，降低了電池的內阻，從而在電池進行大電流充放電時，降低了電池的溫升，提高了其安全性能。同時，所用材料簡單且濃度較低，降低了生產成本。本專利技術提供的用于鋰離子電池的的正極集流體的制備方法，利用銀納米片來制備電池正極集流體，進而制備鋰離子電池。原料所需濃度很小，成本較低。此外，工序簡單，適合鋰離子電池的大規模生產應用。附圖說明圖1是本專利技術實施例1提供的銀納米片的TEM圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。銀是導電性能最好的金屬，電阻率僅為15.8nΩ·m，電阻約為鋁的一半。將銀納米片涂覆在鋁箔的表面，會大大的提高電池的導電性能，降低電池的內阻，從而在電池進行大電流充放電時，能夠降低溫升，提高電池的安全性能。銀納米片在電學、光學等方面都具有優良的性能和廣泛的應用，這些性能與應用都與銀納米片的尺寸和形貌直接相關，通過控制銀納米片的尺寸和形貌可以使其物理和化學性能可控可調。使用表面活性劑可以調控銀納米片的制備過程中的化學反應，進而調控銀納米片的尺寸和形貌；其主要是利用對納米晶片特殊晶面的選擇吸附來調節顆粒不同晶面的生長速度，從而使之形貌可控。按照本專利技術的技術方案制備銀納米片、正極集流體及鋰離子電池，步驟如下：(1)制備銀納米片：分別配制硝酸銀溶液、檸檬酸鈉溶液、硼氫化鈉溶液和過氧化氫溶液；所述硝酸銀溶液的物質的量濃度為0.008～0.012M，所述檸檬酸鈉溶液的物質的量濃度為0.008～0.012M，所述硼氫化鈉溶液的物質的量濃度為0.008～0.012M，所述過氧化氫溶液的濃度為25％wt～35％wt；按硝酸銀和檸檬酸鈉的物質的量之比為1:3～1:15，將硝酸銀溶液與檸檬酸鈉溶液混合，攪拌2～3min，轉速為1300～1500rpm；然后按硝酸銀和過氧化氫的物質的量之比為1:0.05～1:5，加入過氧化氫溶液，攪拌1～2min，轉速為1300～1500rpm；最后再按硝酸銀和硼氫化鈉的物質的量之比為1:0.05～1:10，加入硼氫酸鈉溶液，攪拌3～4min，轉速為1300～1500rpm；制備過程中，溶液由無色變成黃色，然后變成綠色，最后變成藍色，即獲得含有銀納米片的混合液；(2)制備正極集流體：將混合液均勻涂覆在鋁箔上，然后在空氣中自然風干，待混合液完全干燥后再涂布漿料，得正極集流體。(3)制備鋰離子電池：在所得正極集流體上涂覆正極漿料得正極片，再與負極片、隔膜及電解液一起制備鋰離子電池。將制備的銀納米片在投射電子顯微鏡下觀察，發現制得的銀納米片大小均一，形狀為規則的三角形和/或六邊形；三角形的邊長為70～80nm。晶體在自發生長過程中可發育出由不同取向的平面所組成的多面體外形，這些多面體外形中的平面稱為晶面，晶體在實際生長過程中，由于晶面的能量及表面覆蓋劑的影響會沿著某一取向的晶面擇優生長。不同取向的晶面由于原子、離子、分子排列上的差異，將具有不同的物理和化學性質，晶面可由XRD(x射線衍射)圖或高分辨T本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于鋰離子電池的正極集流體，其特征在于，所述正極集流體為表面涂覆有銀納米片的鋁箔，所述銀納米片的厚度為6～10nm。

【技術特征摘要】
1.一種用于鋰離子電池的正極集流體，其特征在于，所述正極集流體為表
面涂覆有銀納米片的鋁箔，所述銀納米片的厚度為6～10nm。
2.如權利要求1所述的正極集流體，其特征在于，所述銀納米片的形狀包
括三角形和/或六邊形。
3.如權利要求1所述的正極集流體，其特征在于，所述銀納米片的形狀為
正三角形，所述正三角形的邊長為70～80nm。
4.一種如權利要求1～3任意一項所述的正極集流體的制備方法，其特征
在于，包括以下步驟：
(1)將硝酸銀溶液與檸檬酸鈉溶液混合，攪拌時間為T1；再加入過氧化
氫溶液，攪拌時間為T2；最后加入硼氫酸鈉溶液，攪拌時間為T3，得混合液；
整個過程均以固定速率攪拌；
(2)將所述混合液涂覆在鋁箔上，干燥，得正極集流體。
5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述硝酸銀溶液的濃度為
0....

【專利技術屬性】
技術研發人員：王海濤，錢龍，饒睦敏，李瑤，
申請(專利權)人：深圳市沃特瑪電池有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44