[发明专利]一种应用于锂离子电池负极的锡镍锌三元合金软体多孔材料及其制备方法

说明书

  

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池技术领域，特别涉及一种应用于锂离子电池负极的锡镍锌三元合金软体多孔材料及其制备方法。 

  

背景技术

锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间转移来工作，是现代高性能二次电池的代表。锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电小、可快速充放电、工作温度范围高等优点。可充电的锂离子电池是目前手机、笔记本电脑等现代数码产品中应用最广泛的电源，在电动汽车、混合动力汽车领域的应用正在试验推广。 

锂离子电池由电极材料、电解液、选择性隔膜等组成，其中电极材料对其性能起着决定性作用。目前，负极材料主要是石墨，它具有工作电压高且平稳、来源丰富、价格低廉等突出优势，但石墨比容量低、对溶剂选择性强、锂在石墨中扩散较慢，大大限制了石墨的使用。锡基合金具有石墨3倍左右的比容量，而且电沉积工艺简单，成本低，但是合金中金属锡含量越高，体积效应越严重，造成电池的寿命缩短。解决此问题的途径主要有两个，一是金属锡和另外一种惰性金属，如铜、镍、钴等形成二元或多元合金，惰性金属起到骨架作用，另一途径是合金电极材料的多孔化处理，尤其是纳米化处理，可大大缓解锡基合金材料充放电过程中的粉化，提高电极材料的充放电效率和循环寿命。 

  

发明内容

为了针对目前锡基合金锂离子电池负极材料的不足，本发明提供了一种应用于锂离子电池负极的锡镍锌三元合金软体多孔材料及其制备方法。 

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种应用于锂离子电池负极的锡镍锌三元合金软体多孔材料的制备方法，以环保型柠檬酸盐体系为电镀液，选用导电铜布或导电镍布作为多孔导电软体材料为集流体，降低成本，无需造孔处理便具有很好的孔结构，通过电沉积，控制电沉积条件制备一定组成的具有锡镍锌三种元素的锡镍锌三元合金镀膜，具有更好的结构，采用性能温和多功能复合腐蚀介质，对锡镍锌三元合金镀膜进行选择性腐蚀，由于锡镍锌三元合金中锌元素的电极电位较低，容易被腐蚀，从而经过选择性腐蚀，同时保证锡镍锌三元合金膜层在集流体上的良好结合力，获得锡镍锌三元合金软体多孔材料，具有更好的多孔结构。 

所述的应用于锂离子电池负极的锡镍锌三元合金软体多孔材料的制备方法，包括以下步骤： 

1）将多孔导电软体材料作为集流体，对集流体进行表面活化预处理；

2）以环保型柠檬酸盐体系为电镀液，在经步骤1）处理后的多孔导电软体材料上进行电沉积，控制电沉积条件，得到一定组成的锡镍锌三元合金镀膜；

3）将步骤2）得到的一定组成的锡镍锌三元合金镀膜浸入多功能复合腐蚀介质中，进行选择性腐蚀；

4）将经步骤3）选择性腐蚀后的锡镍锌三元合金镀膜进行去离子水洗，得到锡镍锌三元合金软体多孔材料。

所述步骤1）所采用的表面活化预处理工艺为脱脂、活化一步法，所使用的处理液主要组成为：硫酸（质量分数浓度为98%）20-30mL/L，脂肪醇醚硫酸钠（RO(CH₂CH₂O)n-SO₃Na ，n=2-3）1-2mL/L，常温下处理15-30min，常温即为25℃左右。 

所述步骤1）所使用的多孔导电软体材料集流体为导电铜布、导电镍布等，若为导电镍布，电镀前纵横交错的导电镍布方孔的孔径范围是4-72μm，平均孔径为28μm；若为导电铜布，电镀前纵横交错的导电铜布方孔的孔径为5-70μm，平均孔径范围为30μm。使用导电镍布或者导电铜布，本身该类材料是多孔结构，降低成本，无需进行多孔处理，而且易于附着。 

所述步骤2）所采用的电沉积条件为：电流密度为1-1.5A/dm2，室温下电沉积20-40min，室温即为25℃左右。 

所述步骤2)所采用的电镀液为环保型柠檬酸盐体系电镀液，组成为：SnSO₄ 8-12 g/L，NiSO₄·6H₂O 10-20 g/L，ZnSO₄·7H₂O 60-75 g/L，C₆H₅Na₃O₇·2H₂O 80-120 g/L，C₄H₆O₆ 10-25 g/L，KCl 5-10 g/L，PH=6.5-7.5。