[发明专利]一种新型锂离子电池钛基金属氢化物负极的制备方法

说明书

本发明公开了一种新型锂离子电池钛基金属氢化物负极的制备方法，涉及锂离子电池负极材料技术领域，是将钛基金属氢化物与碳质材料混合制成靶材，通过磁控溅射制备成薄膜极片。该方法既避免传统负极极片加工工序中添加导电剂和涂膜等繁琐步骤，还有效减小金属氢化物的颗粒尺寸，制备的氢化物与碳质材料的薄膜极片也能有效的缓解电极材料在电池充放电过程中的体积效应，改善其可逆性，为锂离子电池负极材料的发展提供一种新的可能性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，尤其涉及一种新型锂离子电池钛基金属氢化物负极的制备方法。

背景技术

化学电源是一种将化学能转变为电能的装置，其最初的雏形是铅酸电池，它的发明和应用为蓄电池的发展奠定了基础，作为其中发展最快最好的锂离子电池体系，人们一直在寻求开辟新的方向。负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，重点影响着电池的比容量及循环性能，始终是锂离子电池的研究重点。

钛基金属氢化物基于转换反应作为锂离子电池负极材料具有很高的理论比容量(1074mAh g-1)和较低的对锂电压(0.1～0.3V)，因此其作为锂离子电池负极材料显现出巨大潜力。钛基金属氢化物作为锂离子电池负极材料的最大瓶颈在于其与Li⁺的反应分步进行，反应路径比较复杂，导致钛基金属氢化物的可逆性及循环稳定性很差。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种新型锂离子电池钛基金属氢化物负极的制备方法，用于制备具有颗粒尺寸较小的薄膜极片，改善其可逆性，为锂离子电池负极材料的发展提供一种新的可能性。

本发明提出的一种新型锂离子电池钛基金属氢化物负极的制备方法，是将钛基金属氢化物与碳质材料混合制成靶材，通过磁控溅射制备成薄膜极片。

优选地，具体步骤如下：

S1、将金属Ti、Cr和Ni酸洗除杂，然后进行熔炼、热处理，得钛基合金；

S2、将钛基合金进行氢化处理，得钛基金属氢化物；

S3、将钛基金属氢化物与碳质材料混合制成靶材；

S4、将靶材用磁控溅射法制备成薄膜极片；

S5、将制得的薄膜极片再次氢化处理，使其氢化完全，制得负极极片。

优选地，S1中，Ti、Cr和Ni的摩尔质量百分比为85-90：5-10：5-10。

优选地，S1中，熔炼是在氩气保护下进行电弧熔炼，优选地，采用非自耗电弧炉进行熔炼。

优选地，S1中，热处理是在高真空环境下进行；优选地，采用钼丝炉进行热处理；优选地，热处理温度为1480-1510℃，热处理时间为50-80min。

优选地，S2中，氢化处理的氢压为3.5-4MPa，反应时间为50-80min，反应温度为390-420℃。

优选地，S3中，碳质材料为石墨、乙炔黑、石墨烯中的一种。

优选地，S3中，靶材的直径为14-16cm。

优选地，S4中，磁控溅射的衬底为硅基片；优选地，靶材与衬底的距离为5-7cm；优选地，制备的薄膜极片的厚度为1-2μm。

优选地，S4中，抽真空至小于2×10^-4Pa。