[发明专利]用于锂电负极的铜-氧化锡多孔合金膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于锂电负极的多孔合金膜及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：S1，通过机械合金化方法制备Cu‑M合金粉末；S2，将Cu‑M合金粉末与聚丙烯腈(PAN)、N‑甲基吡咯烷酮(NMP)按照一定的比例充分混合，以配制合金铸膜液；S3，利用刮膜器对合金铸膜液进行刮膜处理，得到成形合金湿膜；S4，将成形合金湿膜在水中浸泡至溶剂充分析出后晾干，得到合金膜；S5，对合金膜进行烧结，其中烧结温度为500℃‑800℃；S6，对烧结后的合金膜进行还原处理，从而制备出Cu‑MO_x合金膜。与现有技术相比本发明的制备方法操作简单、制造成本低，所制备得到的电极导电性好。

技术领域

本发明涉及一种多孔金属平板膜及其制备方法，特别涉及一种用于锂电负极的多孔合金膜及其制备方法。

背景技术

众所周知，传统锂电池负电极多采用粉体电极材料涂覆至集流体的方式来制备，但这种方法需要添加导电剂和粘结剂，通过研磨混合制备浆料的方式涂覆于集流体上(铜箔)，制备工艺复杂且流体所占的质量比和体积比均较高。

多孔金属膜具有高孔隙率、高比表面积、高导电性等优点，并在催化、超级电容器、燃料电池等领域应用广泛。采用多孔金属膜的方法用于锂离子电池负电极的制备，有效的解决了传统粉体材料涂覆复杂的缺陷，三维自支撑多孔结构可以代替铜箔等作为集流体使用，同时，减少对粘结剂等高分子物质在电池电极的作用，有效地提高电极的导电性。另外，多孔金属的三维网络有效的提高了集流体的空间利用率，降低了集流体的占电极的比重。

本发明通过采用球磨、刮膜技术，首先通过粉体材料的不同配比球磨出合金粉末，然后通过调节刮膜器参数制备出不同厚度的合金膜前驱体，最后通过不同的烧结参数制备出不同孔径的柔性多孔金属-无机非金属复合膜。该方法操作简单且成本低，有利于实现工业生产。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于锂电负极的多孔合金膜的制备方法，从而克服现有技术的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于锂电负极的多孔合金膜的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

S1，通过机械合金化方法制备Cu-M合金粉末；S2，将Cu-M合金粉末与聚丙烯腈(PAN)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)按照一定的比例充分混合，以配制合金铸膜液；S3，利用刮膜器对合金铸膜液进行刮膜处理，得到成形合金湿膜；S4，将成形合金湿膜在水中浸泡至溶剂充分析出后晾干，得到合金膜；S5，对合金膜进行烧结，其中烧结温度为500℃-800℃。S6，对烧结后的合金膜进行还原处理，从而制备出Cu-MO_x合金膜。

优选地，上述技术方案中，步骤S1中的机械合金化方法制备Cu-M合金粉末具体为：将不同原子配比的铜粉和锡粉、铜粉和锗粉、铜粉和钒粉、铜粉和钴粉进行高能球磨处理，高能球磨的时间为40h-60h，球料比为15:1，并通入氩气保护。

优选地，上述技术方案中，步骤S2中Cu-M合金粉末、聚丙烯腈(PAN)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)的质量比为(20-38):(10-15):1。

优选地，上述技术方案中，步骤S6中的Cu-MO_x合金膜的孔径范围为0.1-10μm。

优选地，上述技术方案中，步骤S5中的烧结方式为空烧，升温速率为1℃-10℃/min。

优选地，上述技术方案中，步骤S6中的还原处理具体为：在氢气气氛下对合金膜进行还原，其中，升温速率为1℃-10℃/min，温度为250℃-700℃。

优选地，上述技术方案中，烧结时间为5-60min。