專利名稱：一種碳-Cu₆Sn₅合金負(fù)極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池制造領(lǐng)域，涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法，特別是涉及一種采用碳納米管或石墨烯，或兩者的混合物進(jìn)行摻雜的錫基合金的負(fù)極材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池?fù)碛懈吣芰棵芏?、高功率密度、安全性能好、循環(huán)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，而且不含有鉛、鎘、汞等污染物質(zhì)，是一種較為理想的儲(chǔ)能器件。隨著當(dāng)前電動(dòng)汽車等高電量需求的電動(dòng)工具及筆記本電腦等便攜式電器的高速發(fā)展，其對(duì)鋰離子電池的容量提出了越來越高的要求。目前已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的鋰離子電池負(fù)極材料是碳類材料，其理論比容量為372mAh/g,因此，具有高能量密度的錫(Sn 994mAh/g)基材料和硅材料等合金材料成為了目前材料工作者研究的重點(diǎn)。錫基合金材料相對(duì)硅材料而言，雖容量有所不及，但目前從本質(zhì)上而言，其韌性高于硅材料，因而循環(huán)性能更為優(yōu)良，更能滿足鋰離子電池多次循環(huán)充放電的要求，因此成為了目前鋰離子電池負(fù)極領(lǐng)域中備受關(guān)注的對(duì)象。目前被廣泛研究的錫基二元合金主要有Sn-Cu、Sn-Sb、Sn-N1、Sn-Co 等。 但由于錫基材料本身性質(zhì)的限制(作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，其循環(huán)性能還不及碳負(fù)極材料)，錫基合金負(fù)極材料的市場(chǎng)應(yīng)用仍有一定距離，主要表現(xiàn)為首次不可逆容量較大，多次充放電循環(huán)過程中，由于鋰離子的反復(fù)鑲嵌與脫嵌使得合金負(fù)極材料體積變化極大，導(dǎo)致錫基材料粉化脫落，使得循環(huán)性能欠缺。為了解決上述問題，目前主要的方法是制備納米結(jié)構(gòu)的合金負(fù)極材料或?qū)辖鹭?fù)極材料進(jìn)行摻雜或與其他材料進(jìn)行復(fù)合，如摻入第三相金屬、硅材料、碳納米管(CNTs)等碳材料。碳納米材料性能優(yōu)越，除具有常規(guī)納米材料所具有的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)等納米效應(yīng)外，往往還具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，極高的強(qiáng)度等獨(dú)特的特性，因而被極為廣泛的應(yīng)用于當(dāng)今科學(xué)研究領(lǐng)域。其中備受矚目碳納米材料主要有碳納米管和石墨烯。碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。石墨烯不僅是已知材料中最薄的一種，還非常牢固堅(jiān)硬；作為單質(zhì)，它在室溫下傳遞電子的速度比已知導(dǎo)體都快。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應(yīng)用前景也不斷地展現(xiàn)出來。碳納米管和石墨烯均具有優(yōu)良的力學(xué)性能與良好的導(dǎo)電性，與錫基合金進(jìn)行復(fù)合時(shí)，對(duì)錫基合金負(fù)極材料性能的提升起到了極大作用。如L. Bazin等人[L. Bazin, S.Mitraj P. L Tabernajet. al. High rate capability pure Sn-basednano—architecturedelectrode assembly for rechargeable lithium batteries. Journal ofPowerSources. 188(2009)578 - 582]以銅納米線陣列結(jié)構(gòu)為集流體，通過電沉積的方法制備了錫基負(fù)極材料，在經(jīng)過500次充放電循環(huán)后,其容量一直穩(wěn)定在0. 02mAh/cm2。Yong Wang等人[Yong Wang, Minghong ffu, Zheng Jiao, et. al. SniCNT and SniCiCNT nanostructures forsuperior reversible lithium ionstorage. Chem. Mater. 2009，21，3210-3215]巧妙地以碳納米管(CNTs)為模板，通過化學(xué)氣相沉積法制備出了被CNTs包裹的錫基負(fù)極材料，裝配成鋰離子電池時(shí)，該材料表現(xiàn)出了極為優(yōu)良的性能，在經(jīng)過80充放電循環(huán)后，其比容量仍舊能維持在526mAh/g。中國(guó)專利CN10206432A將多壁碳納米管用高分子電解質(zhì)進(jìn)行修飾，并分散到硼氫化鈉的二甘醇溶液中，然后在氬氣保護(hù)及加熱攪拌條件下，將氯化錫和氯化鈷的二甘醇溶液加入并混合，再反應(yīng)得到附著有錫鈷合金納米顆粒的多壁碳納米管負(fù)極材料。用作鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，不可逆容量小，且穩(wěn)定性優(yōu)良。中國(guó)專利CN102185131A先以氫氣泡模板法制備多孔銅集流體，然后采用復(fù)合電沉積法將錫基合金和碳納米管沉積到集流體上得到多孔集流體/錫基合金/碳納米管復(fù)合電極，提高了錫基合金負(fù)極材料比容量與循環(huán)性倉(cāng)泛。這些方法制備出的錫基合金負(fù)極材料雖然性能優(yōu)良，但多以納米結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，生產(chǎn)成本高，難于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。而且該類方法提高循環(huán)性多以制備極薄的活性材 料層[T. Takamura, M. Uehara, J. Suzuki, K. Sekine, K. Tamura, J. PowerSources158 (2006) 1401.]為基礎(chǔ)，不利于材料的實(shí)際應(yīng)用。而且，上述方法難以解決錫基合金負(fù)極實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中活性材料粉化脫落導(dǎo)致其循環(huán)性能差的問題。此外，眾多文獻(xiàn)在對(duì)錫基合金負(fù)極的研究過程中發(fā)現(xiàn)，合金負(fù)極的循環(huán)性能不僅與活性材料自身相關(guān)，而且與活性材料與集流體之間的結(jié)合力和電子傳導(dǎo)性關(guān)系密切[Noriyuki Tamura, Ryuji Ohshita, Masahisa Fujimoto, Shin Fujitani, MaruoKamino, Ikuo Yonezu. Journal of PowerSourcesl07(2002)48-55]。雖然關(guān)于錫基合金負(fù)極的研究已經(jīng)有了部分基礎(chǔ)工作，但是距離錫基合金負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化仍有一定的距離。當(dāng)活性材料厚度處于實(shí)際應(yīng)用厚度時(shí)，其循環(huán)性能仍舊較差，這嚴(yán)重阻礙了錫合金負(fù)極材料在鋰離子電池領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，制備出具有較好循環(huán)性能，較高容量的鋰離子電池負(fù)極材料是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)合金負(fù)極材料循環(huán)性能不佳的問題，將碳納米管和石墨烯復(fù)合到電極當(dāng)中，并在活性材料(最后一步熱處理后得到的碳-Cu6Sn5復(fù)合層)與集流體之間增加了Cu-CNTs連接層，提供了一種碳-Cu6Sn5合金負(fù)極材料及其制備方法。采用該方法制備出的合金負(fù)極材料質(zhì)量比容量高，循環(huán)性能穩(wěn)定，且適宜于工業(yè)化生產(chǎn)。—種碳-Cu6Sn5合金負(fù)極材料的制備方法,依次包括如下步驟(I)將CNTs均勻分散至鍍銅溶液中，鍍液中CNTs的質(zhì)量含量為2 8g/L ;在銅箔上采用直流電鍍，制備了 CNTs-Cu復(fù)合鍍層；(2)對(duì)步驟(I)中制備的鍍覆有CNTs-Cu復(fù)合鍍層的銅箔在保護(hù)氣氛下熱處理；(3)將CNTs或者石墨烯，或者CNTs與石墨烯的混合物以f 5g/L的濃度均勻分散至鍍錫溶液中，再以步驟(2)中得到的銅箔為基底，采用直流電鍍得到錫-碳納米管或錫-石墨烯或錫-碳納米管-石墨烯復(fù)合鍍層，最后熱處理得到由Cu-CNTs過渡層連接的碳-Cu6Sn5多層合金負(fù)極材料。所述的CNTs規(guī)格為外徑為l(Tl20nm，長(zhǎng)度為f 10 μ m ;采用的石墨烯直徑為O.1 I μ m0步驟(I)所述的Cu-CNTs復(fù)合鍍層的厚度為I飛μ m。步驟(2)所述的錫-碳納米管或錫-石墨烯或錫-碳納米管-石墨烯復(fù)合鍍層的厚度為1 4μ m。步驟(2)中所述的熱處理?xiàng)l件為，采用的保護(hù)氣氛為氬氣或者氮?dú)饣蛘邇烧叩幕旌蠚怏w，熱處理溫度為20(T300°C，熱處理時(shí)間為1(Γ24小時(shí)。步驟(3)中所述的熱處理?xiàng)l件為，采用的保護(hù)氣氛為氬氣或者氮?dú)饣蛘邇烧叩幕旌蠚怏w，熱處理溫度為15(T300°C，熱處理時(shí)間為2 10小時(shí)。一種碳-Cu6Sn5合金負(fù)極材料，是由上述的方法制備而成的合金負(fù)極材料。本發(fā)明的制備方法，進(jìn)一步包括如下步驟(I)對(duì)CNTs進(jìn)行除雜及分散處理本發(fā)明選用CNTs規(guī)格為外徑為10 120nm，長(zhǎng)度為I 10 μ m,優(yōu)選外徑為10 20nm,優(yōu)選長(zhǎng)度為I 3 μ m ；將質(zhì)量濃度為18. 25%的HCl溶液加入含有CNTs的容器中，得到CNTs含量為
O.5 4g/L的前處理液；將上述前處理液超聲震蕩，同時(shí)機(jī)械攪拌O. 5^3小時(shí)，然后磁力攪拌8 24小時(shí)，再將CNTs從前處理液中分離，最后將CNTs干燥1(Γ24小時(shí)；(2)配制復(fù)合電鍍Cu-CNTs鍍液，鍍液中CNTs的質(zhì)量含量為2 8g/L ；(3)以純銅箔為基底(集流體)，采用直流電鍍，鍍覆CNTs-Cu鍍層，其厚度為I 5 μ m，優(yōu)選厚度為2^4 μ m ；電鍍Cu-CNTs鍍層的配方與條件如下焦磷酸銅60 70g/L ；焦磷酸鉀280 320g/L ；酒石酸鉀鈉3(T40mL/L;磷酸二氫鈉30 40g/L ；氨水2 3ml/L ；CNTs2 8g/L ；pH 值8. 2 8. 8 ；溫度30 5(TC ；陰極電流密度0.5 lA/dm2;(4)將步驟(3)中制備的前軀體材料置于保護(hù)氣氛中熱處理，保護(hù)氣氛為氬氣或者氮?dú)饣蛘邇烧叩幕旌蠚怏w。熱處理溫度為20(T300°C，熱處理時(shí)間為12 24小時(shí)，優(yōu)選溫度為22(T280°C，優(yōu)選熱處理時(shí)間為15 20小時(shí)，得到由Cu-CNTs過渡層連接，銅箔為基底的碳-Cu6Sn5多層合金負(fù)極材料。(5)將CNTs或者石墨烯，或者CN Ts與石墨烯的混合物(碳)以f 5g/L的濃度均勻分散至鍍錫溶液中，采用步驟(4)中得到的帶有CNTs-Cu復(fù)合鍍層的銅帶為基底，采用直流電鍍得到錫-碳納米管或錫-石墨烯或錫-碳納米管-石墨烯復(fù)合鍍層，該鍍層厚度為1 4μπι，優(yōu)選厚度為2 3μπι ;電鍍碳-Sn的配方與條件如下錫酸鈉75 90g/L;
氫氧化鈉8 12g/L ；雙氧水0 50g/L ；碳 1 5g/L ;溫度70 90°C ；陰極電流密度1~l.5A/dm2;(6)將步驟(5)中制備的前軀體材料置于保護(hù)氣氛中熱處理，保護(hù)氣氛為氬氣或者氮?dú)饣蛘邇烧叩幕旌蠚怏w。熱處理溫度為15(T300°C，優(yōu)選溫度為18(T240°C，熱處理時(shí)間為2 10小時(shí)，得到碳-Cu6Sn5合金負(fù)極材料。本發(fā)明首先在集流體銅箔上電鍍了一層CNTs-銅復(fù)合鍍層有利于提高合金負(fù)極的循環(huán)性能。當(dāng)表面鍍覆有CNTs-銅復(fù)合鍍層的集流體經(jīng)過熱處理后，鍍層中的銅原子和集流體中的銅原子會(huì)相互擴(kuò)散，極大增強(qiáng)復(fù)合鍍層與集流體之間的結(jié)合力并形成含有CNTs網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合銅鍍層。同時(shí)，復(fù)合鍍層中的表層的CNTs的一端被埋入鍍層之中，另一端裸露在鍍層之外。當(dāng)后續(xù)電鍍碳材料-錫層之后，原本裸露在鍍層外的CNTs便會(huì)被錫-碳材料層覆蓋。熱處理時(shí)，碳材料-錫層中的金屬原子向下擴(kuò)散，形成能具有以CNTs為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的碳材料-Cu6Sn5合金負(fù)極材料。CNTs在合金負(fù)極中充當(dāng)骨架，極大的緩沖充放電過程中體積膨脹收縮的應(yīng)力，從根本上提高合金負(fù)極的循環(huán)性能。本發(fā)明將CNTs-銅復(fù)合鍍層厚度控制為I飛微米。該復(fù)合鍍層在整個(gè)合金負(fù)極中起到的主要作用是作為連接層起連接集流體與活性材料(最后一步熱處理后得到的碳-Cu6Sn5復(fù)合層)的作用?；钚圆牧想S其種類與厚度的不同，在一定時(shí)間內(nèi)向連接層方向擴(kuò)散的深度也不同，因此要避免連接層過薄，導(dǎo)致活性材料擴(kuò)散深度超過含有CNTs的連接層厚度，使得CNTs失去其原本連接作用，若連接層過厚，雖然不會(huì)影響整個(gè)合金負(fù)極的性能，但會(huì)造成材料的浪費(fèi)，增加生產(chǎn)成本。本發(fā)明中，電鍍的碳材料-錫層中CNTs或石墨烯能均勻分布在整個(gè)負(fù)極的活性材料部分，部分CNTs或石墨烯貫穿于活性材料的晶粒之間，從而增強(qiáng)活性材料晶粒間的結(jié)合能力，從而使得活性材料從基體上脫落的可能性減小。同時(shí)由于CNTs與石墨烯超強(qiáng)的導(dǎo)電能力，使得電子在活性材料中遷移的速率大大增強(qiáng)，使得本發(fā)明制備的合金負(fù)極倍率充放電性能優(yōu)秀。本發(fā)明采用鹽酸對(duì)CNTs進(jìn)行處理，有利于減少CNTs制備過程中殘留的碳粉或其他雜質(zhì)，且通過鹽酸處理的CNTs結(jié)構(gòu)完整，能最大限度的發(fā)揮其自身性能。本發(fā)明限定的熱處理的溫度和熱處理時(shí)間有利于活性材料與過渡層，過渡層與集流體之間原子的相互擴(kuò)散。且在這樣的條件下，熱處理之后才能得到較好的錫銅合金Cu6Sn5，熱處理時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)形成較多的Cu3Sn相，不利于材料循環(huán)性能的充分發(fā)揮。熱處理時(shí)間過短，則不利于活性材料與過渡層，過渡層與集流體之間原子的相互擴(kuò)散。本發(fā)明所制備出的鋰離子電池合金負(fù)極材料具有充放電比容量高，循環(huán)性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明制備的合金負(fù)極首次充電質(zhì)量容量為60(T800mAh/g。本發(fā)明制備出的合金負(fù)極同時(shí)還具備優(yōu)良的循環(huán)性能和倍率充放電性能，200次循環(huán)后比容量衰減僅3% 5%，在IOC放電條件下，其200次循環(huán)后比容量依舊能達(dá)到475mAh/g。這是由以下兩點(diǎn)因素產(chǎn)生的結(jié)果l、CNTs與貫穿集流體與活性材料之間，由于CNTs本身具有良好的導(dǎo)電性和機(jī)械性能，能在活性材料與集體之間起到良好的骨架作用，減少充放電過程中活性材料的粉化與脫落，增強(qiáng)材料的循環(huán)性能；2、CNTs和石墨烯貫穿活性材料內(nèi)部，為電子的遷移提供了導(dǎo)電通道，大大提高了電子的遷移速率，從而使得材料的大倍率充放電性能顯著提高；3、錫基合金能夠與金屬鋰進(jìn)行可逆合金與去合金化，銅金屬具備良好的延展性和導(dǎo)熱導(dǎo)電性能，當(dāng)錫原子與銅原子結(jié)合形成金屬間化合物時(shí)，能為錫在鋰離子嵌入與脫出過程中起到支架作用，緩沖鋰離子嵌入脫出時(shí)晶格變化所產(chǎn)生的應(yīng)力，從而使得在充放電過程中，鋰離子多次嵌入脫出之后，本發(fā)明所制備出的負(fù)極材料依舊能保持其原有的形態(tài)。與其它發(fā)明方法相比，本發(fā)明具備以下突出優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)合了 CNTs、石墨烯與合金負(fù)極的特性，彌補(bǔ)了合金負(fù)極循環(huán)性能不佳的缺點(diǎn)；
2、生產(chǎn)成本較低，制備過程簡(jiǎn)單易行；3、運(yùn)用連續(xù)電鍍，并快速熱處理的方法制備出鋰離子電池負(fù)極材料，有利于產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)；4、連續(xù)電鍍過程中，對(duì)復(fù)合鍍層與活性材料的厚度進(jìn)行精確控制，提高材料的利用率。本發(fā)明提到的鋰離子電池容量循環(huán)次數(shù)表由BTS高精度電池檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)定。


圖1為本發(fā)明電鍍Cu-CNTs復(fù)合鍍層之后的表面形貌微觀圖；圖2為本發(fā)明電鍍Sn-CNTs復(fù)合鍍層之后的表面形貌微觀圖；圖3為本發(fā)明對(duì)電鍍了 Sn-CNTs復(fù)合鍍層之后的樣品進(jìn)行200°C，IOh熱處理之后的表面形貌微觀圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例旨在進(jìn)一步`說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。實(shí)施例1 :(I)對(duì)CNTs進(jìn)行除雜及分散處理選用CNTs規(guī)格為外徑為20nm，長(zhǎng)度為3 μ m ;將質(zhì)量濃度為18. 25%的HCl溶液加入含有CNTs的容器中，得到CNTs含量為4g/L的前處理液；將上述前處理液超聲震蕩，同時(shí)機(jī)械攪拌3小時(shí)，然后磁力攪拌24小時(shí)，再將CNTs從前處理液中分離，最后將CNTs干燥24小時(shí)；(2)以銅箔為基底(集流體)，采用直流電鍍，鍍覆Cu-CNTs鍍層，其厚度為4 μ m ;電鍍Cu-CNTs復(fù)合鍍層配方與條件如下焦磷酸銅70g/L ；焦磷酸鉀320g/L ；酒石酸鉀鈉30mL/L ；磷酸二氫鈉30g/L ；氨水3ml/L;CNTs8g/L ；pH 值8.8;溫度50 °C ；陰極電流密度0.5A/dm2;(3)將步驟(2)中制備的材料置于保護(hù)氣氛中熱處理，保護(hù)氣氛為氮?dú)?。熱處理溫度?40°C，熱處理時(shí)間為20小時(shí)。(4)將CNTs均勻分散至鍍錫溶液中，采用步驟(3)中得到的帶有Cu-CNTs復(fù)合鍍層的銅帶為基底，采用直流電鍍得到錫-碳納米管復(fù)合鍍層，該鍍層厚度為2 μ m ;電鍍錫-碳納米管配方與條件如下錫酸鈉90g/L ；氫氧化鈉12g/L ；雙氧水10g/L;CNTs5g/L ；·溫度80 °C ；陰極電流密度I · 5A/dm2 ；(5)將步驟(4)中制備的材料置于保護(hù)氣氛中熱處理，保護(hù)氣氛為者氮?dú)?。熱處理溫度?00°C，熱處理時(shí)間為10小時(shí)，得到有Cu-CNTs連接的碳-Cu6Sn5多層合金負(fù)極材料。采用常規(guī)鋰離子電池測(cè)試方法，得到該負(fù)極有效物質(zhì)的首次放電質(zhì)量比容量613mAh/g,100次充電循環(huán)后，比容量仍有600mAh/g，其比容量衰減僅2%，庫(kù)倫效率超過98%。實(shí)施例2 其余步驟與實(shí)施例(I)相同。采用復(fù)合電鍍?cè)阱兏灿蠧NTs-Cu的銅箔上電鍍2 μ m錫-石墨烯合金鍍層，最后200°C熱處理10小時(shí)得到碳-Cu6Sn5合金負(fù)極材料。采用常規(guī)鋰離子電池測(cè)試方法，得到該負(fù)極有效物質(zhì)的首次放電質(zhì)量比容量587mAh/g，100次充電循環(huán)后，比容量仍有563. 5mAh/g，其比容量衰減僅4%，庫(kù)倫效率超過96%。實(shí)施例3 其余步驟與實(shí)施例(I)相同。采用復(fù)合電鍍?cè)阱兏灿蠧NTs-Cu的銅箔上電鍍2 μ m錫-CNTs-石墨烯鍍層，最后200°C熱處理10小時(shí)得到碳-Cu6Sn5合金負(fù)極材料。采用常規(guī)鋰離子電池測(cè)試方法，得到該負(fù)極有效物質(zhì)的首次放電質(zhì)量比容量607mAh/g，100次充電循環(huán)后，比容量仍有588. 8mAh/g，其比容量衰減僅3%，庫(kù)倫效率超過97%。
權(quán)利要求
1.一種碳-Cu6Sn5合金負(fù)極材料的制備方法,其特征在于依次包括如下步驟 (1)將CNTs均勻分散至鍍銅溶液中，鍍液中CNTs的質(zhì)量含量為2 8g/L;在銅箔上采用直流電鍍，制備了 Cu-CNTs復(fù)合鍍層； (2)對(duì)步驟(I)中制備的鍍覆有CNTs-Cu復(fù)合鍍層的銅箔在保護(hù)氣氛下熱處理； (3)然后再將CNTs或者石墨烯，或者CNTs與石墨烯的混合物以f5g/L的濃度均勻分散至鍍錫溶液中，以步驟(2)得到的銅箔上再采用直流電鍍得到錫-碳納米管或錫-石墨烯或錫-碳納米管-石墨烯復(fù)合鍍層，最后熱處理得到由Cu-CNTs過渡層連接的碳-Cu6Sn5多層合金負(fù)極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于采用的CNTs規(guī)格為外徑為10 120nm，長(zhǎng)度為I 10 μ m ;采用的石墨烯直徑為O.1 I μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(I)所述的Cu-CNTs復(fù)合鍍層的厚度為Γ5μπι。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的錫-碳納米管或錫-石墨烯或錫-碳納米管-石墨烯復(fù)合鍍層的厚度為f 4 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(2)熱處理時(shí)，采用的保護(hù)氣氛為氬氣或者氮?dú)饣蛘邇烧叩幕旌蠚怏w，熱處理溫度為20(T300°C，熱處理時(shí)間為12 24小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(3)熱處理時(shí)，采用的保護(hù)氣氛為氬氣或者氮?dú)饣蛘邇烧叩幕旌蠚怏w，熱處理溫度為15(T300°C，熱處理時(shí)間為2 10小時(shí)。
7.—種碳-Cu6Sn5合金負(fù)極材料,其特征在于,是由權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法制備而成的合金負(fù)極材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳-Cu6Sn5合金負(fù)極材料及其制備方法。本發(fā)明將碳納米管和石墨烯復(fù)合到電極當(dāng)中，并在活性材料與集流體之間增加了Cu-CNTs連接層，從而極大地改善了合金負(fù)極的循環(huán)性能。本發(fā)明以銅箔為集流體(電鍍基底)，依次鍍覆1~5μm Cu-CNTs復(fù)合鍍層，再鍍覆厚度為1~4μm的錫-碳納米管或錫-石墨烯或錫-碳納米管-石墨烯復(fù)合鍍層，最后熱處理得到碳-Cu6Sn5合金負(fù)極材料。采用該方法制備出的鋰離子電池合金負(fù)極，首次放電比容量達(dá)到613mAh/g，100次循環(huán)后比容量衰減僅4%~6%。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，制備的合金負(fù)極性能優(yōu)良，適宜于進(jìn)行大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C25D15/00GK103066252SQ20121056291
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者潘勇, 周益春, 雷維新, 成娟娟, 馬增勝, 曹豐文, 周穩(wěn), 蔣志杰 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)