[发明专利]锂离子电池负极集流体材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明提供一种锂离子电池负极集流体材料及制备方法。

背景技术

在科技飞速发展的今天，随着移动电话、数码相机、笔记本电脑等电子设备在人类生活中大量应用，锂离子电池也随之迅速发展成为二次电池领域中重要的一个产业。锂离子电池在比容量、无记忆效应、长循环寿命、环保等综合性能远远超过其他二次电电池，锂离子电池被成为“终极电池”，但是为什么大容量电池领域没有见到锂离子电池的身影呢？关键问题是受到锂离子电池的安全问题的制约，锂离子电池最大的安全隐患是爆炸、起火等。

    锂离子电池的负极片的制作过程为：将一定比例的负极活性物质、导电剂、粘结剂、分散剂和溶剂混合均匀后涂布在负极集流体上，然后在经过干燥、制片工艺制作锂离子电池负极片。铜箔作为锂离子电池负极集流体，其性能直接影响锂离子电池的性能。   

发明内容

本发明提供一种锂离子电池负极集流体材料，提高锂离子电池的安全性能，以及该材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种锂离子电池负极集流体材料，在铜箔表面覆着有掺杂La和Mn的BiTiO₃层。

根据所述的锂离子电池负极集流体材料，所述的掺杂La和Mn的BiTiO₃层厚度是2~4μm。

一种锂离子电池负极集流体材料的制备方法，该方法采用射频磁控溅射方法制备材料，其制作工艺条件为：

先将铜箔在100℃的蒸馏水中清洗表面的油污等杂质，30~60min后取出，在105℃真空条件下干燥2~3h，然后在真空中冷却到室温，以掺杂La和Mn的BiTiO₃为溅射靶，金属铜箔为溅射基材，预抽真空腔体至5×10^-3 Pa，然后向腔体内通入氩气，控制腔内压强为1.5Pa后将基材铜箔加热到500~800℃，所使用的设备参数为：射频功率为100~140W，加速电压为200~300V，电流密度为30~50mA/cm，溅射靶与基材之间的距离为60~90mm，基材的速度为2~6m/min，溅射完成后在氩气中冷却到室温。

根据所述的锂离子电池负极集流体材料的制备方法，该制备方法通过射频磁控溅射工艺后再进行清洗，清洗处理选用以下方法：首先用蒸馏水清洗，然后在105℃真空中干燥2~3h后在真空中冷却至室温。

与现状技术相比，本发明的优点体现在：

1、采用发明的表面覆着有掺杂La和Mn的BiTiO₃的铜箔材料，在应用于锂离子电池负极集流体材料时，改善了铜箔在电池充放电工作时易被氧化的化学性质，提高了铜箔的耐腐蚀性能；

2、采用本发明的表面覆着有掺杂La和Mn的BiTiO₃的锂离子电池负极集流体铜箔材料，在电池被滥用而使温度升高电池内阻增大，而且当温度超过一定值时，随温度的升高电池内阻呈阶跃式增大，从而减小电流，防止电池温度继续上升，提高了锂离子电池的安全性能。

附图说明

图1：实施方案1的电池的温度与内阻对比测试结果。

图2：实施方案2的电池短路时内部温度与时间之间的关系对比测试结果。

图3：实施方案3的电池的过充时内部温度与时间之间的关系对比测试结果。

具体实施方式

实施例

实施方案1

先将铜箔在100℃的蒸馏水中清洗表面的油污等杂质，30min后取出，在105℃真空条件下干燥3h，然后在真空中冷却到室温。

    以掺杂La和Mn的BiTiO₃为溅射靶，金属铜箔为溅射基材，预抽真空腔体至5×10^-3 Pa，然后向腔体内通入氩气，控制腔内压强为1.5Pa将基材铜箔加热到500℃。设备的参数为：射频功率为100W，加速电压：200V，电流密度：30mA/cm，溅射靶与基材之间的距离为60mm，基材的速度为2m/min。溅射完成后在氩气中冷却到室温。

    通过射频磁控溅射工艺后，首先用蒸馏水清洗，然后在105℃真空中干燥2h后在真空中冷却至室温。