[发明专利]锂离子电池负极结构的制造方法及锂离子电池负极结构

说明书

本发明涉及电池负极结构的技术领域，尤其是涉及锂离子电池负极结构的制造方法及锂离子电池负极结构。方法包括如下步骤：提供一集流体板；贴附一多孔纳米模板在所述集流体板上；以脉冲激光沉积方式形成多个纳米阵列柱在所述多孔纳米模板的孔洞内；移除多孔纳米模板，移除后纳米阵列柱凸出地阵列固着于所述集流体板上，其中纳米阵列柱直径介于90‑300nm，纳米阵列柱的高度介于50‑400nm，纳米阵列柱之间的间距介于65‑125nm。该方法制备工艺可靠、重复性高、原料简单、样品的结晶性好，能够很好的避免杂质的引入。电池负极上的纳米阵列柱高度有序，与集流体板紧密结合，能够提供优异的导电性和超低的离子扩散电阻。

技术领域

本发明涉及电池负极结构的技术领域，尤其是涉及锂离子电池负极结构的制造方法及锂离子电池负极结构。

背景技术

随着化石能源的不断消耗以及对清洁无污染能源的追求，发展新能源是当代永恒的主题之一。可充电电池在电化学储能领域有着广泛的应用，其中，锂离子电池因其能量密度高、体积小、重量轻、使用寿命长等特点，已经在消费电子产品、电动汽车等领域占据市场主导地位。而目前锂离子电池负极通常采用碳材料，其中，石墨已经应用于商业化锂离子电池负极材料。然而，碳材料理论比容量较低，比如石墨，其理论容量仅为372mAh/g，不能满足大型动力电池所要求的持续大电流放电能力。因此寻求高比容量负极材料是很有必要的。

根据大量的科研工作表明，转化型材料过渡金属氧化物(M_xO_y, M=Mn、Fe、Co、Ni等)具有极高的理论比容量。如Fe₃O₄理论比容量为924mAh/g，而且具有结构稳定、价格便宜、来源广泛等优点，备受科研工作者的青睐，是极有可能成为锂离子电池负极材料的候选者之一。但由于Fe₃O₄在充放电过程中大的体积变化率以及电子传输路径的随机，从而造成很大的容量衰减和较低的倍率性能。将Fe₃O₄材料纳米化和特殊结构的构建两者相结合的方法是目前改善Fe₃O₄材料电化学性能的主要方法之一，是因为当Fe₃O₄的尺寸达到纳米级别时会使得Fe₃O₄材料与电极和电解液的接触得到增强，同时也缩短了锂离子和电子的传输距离以及缓解大的体积变化；而空心、纤维、核壳、纳米阵列结构等特殊结构也在一定程度上缓解了充放电过程中Fe₃O₄的体积变化。

目前制备纳米Fe₃O₄材料的方法大多是水热法、热分解、共沉淀法等，共沉淀法简单方便、容易实施，但是生成沉淀多为胶体状态，难于过滤和洗涤，易引入杂质，而且由于纳米材料表面能比较大，容易聚合在一起，四氧化三铁是铁磁性材料，颗粒之间还存在磁吸引，所以更容易团聚在一起。因此，共沉淀法获得的产物团聚现象非常明显，用作电池负极会严重影响电池的性能。水热法虽然团聚现象有所缓解，但是依然明显存在，用作电池负极也会影响电池性能。热分解法首先需要合成油酸铁作为热分解前驱体；油酸铁的合成对后续的结果影响很大，体系较为复杂，容易引入杂质，用作电池负极同样会影响电池的性能。

发明内容

本发明的目的一是提供一种锂离子电池负极结构的制造方法，能够很好的避免杂质的引入，同时也能限制产物的团聚。

本发明的目的一是通过以下技术方案得以实现的：锂离子电池负极结构的制造方法，包括如下步骤：

提供一集流体板；

贴附一多孔纳米模板在所述集流体板上；

以脉冲激光沉积方式形成多个纳米阵列柱在所述多孔纳米模板的孔洞内；