[发明专利]一种制备多孔铝过程中具有均匀镀层且无裂纹产生的方法

说明书

一种制备多孔铝过程中具有均匀镀层且无裂纹产生的方法，该方法经历聚氨酯海绵的预处理、导电化处理和电沉积三个过程，预处理液采用1.0～2.0g/L的KMnO₄与0.3～1.0ml/L 的H₂SO₄的混合液，经预处理后的海绵骨架要求其尖端圆角半径≥2.0μm，再经导电化处理使海绵骨架具有导电性，采用环形铝板为阳极对海绵骨架进行电沉积后即可制备出多孔铝，多孔铝三维网状结构具有均匀镀层且无裂纹产生。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，尤其涉及到一种制备多孔铝过程中具有均匀镀层且无裂纹产生的方法。

背景技术

近年来，全球锂离子电池产业规模保持高速增长，2015年，全球锂离子电池总体产量达到100.75Gwh，动力电池占比28.26%，随着动力电池的高速发展，人们对锂离子电池容量提出了更高的需求。

根据相关研究报道，通过增大集流体的表面积可以增大活性物质的量并且使得活性物质更加有效的利用，而多孔铝具有大的比表面积及大的孔隙率，作为集流体应用到锂离子电池中可以有效增大锂离子电池的容量，从而有助于增加电动汽车行驶里程，对电动汽车行业具有很大的推动作用。

常规方法制备多孔铝的流程为：以具有均匀孔径的海绵为基体，经过导电化处理，用电沉积方法制备多孔铝。在制备过程中若关键技术处理不好，其获得的多孔铝镀层厚度不均匀，并且海绵骨架尖端处存在裂纹，影响使用性能。多孔铝镀层沉积不均匀及产生裂纹是电沉积法制备多孔铝存在的主要问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种制备多孔铝过程中具有均匀镀层且无裂纹产生的方法，该方法通过改进聚氨酯海绵的预处理、导电化处理以及电沉积来获得具有均匀镀层且无裂纹的多孔铝，通过控制海绵骨架的尖端圆角半径≥2.0μm以及使用环形铝板为阳极，保证获得具有均匀镀层且无裂纹存在的多孔铝，该多孔铝可作为锂离子电池尤其是电动汽车或者大功率储能设备用锂离子电池的正极集流体、催化剂的载体以及过滤材料等使用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种制备多孔铝过程中具有均匀镀层且无裂纹产生的方法，该方法经历聚氨酯海绵的预处理、导电化处理和电沉积三个过程，其中聚氨酯海绵的孔径要求控制在0.35～1.0mm，厚度为0.5～2.0mm， 导电化处理过程中使用到导电胶，电沉积过程中使用到电溶液，电溶液由无水AlCl₃和1-乙基-3-甲基氯化咪唑EMIC配置而成，其特征是：

预处理：预处理液采用强氧化性的酸性溶液，所述酸性溶液是1.0～2.0g/L的KMnO₄与0.3～1.0ml/L 的H₂SO₄的混合液；用酒精清洗聚氨酯海绵5min以除去其表面杂质，在20～40℃条件下将聚氨酯海绵浸泡在所述酸性溶液中并超声波振动3～10min，之后取出并得到海绵骨架，将海绵骨架放入40～60℃的干燥箱中干燥0.5～1.5h，经预处理后的海绵骨架要求其尖端圆角半径≥2.0μm；

导电化处理：将海绵骨架浸入到导电胶中，通过超声波对海绵骨架振动10～20分钟，之后取出海绵骨架并挤出导电胶，然后加热海绵骨架至80～90℃并固化30～60min；

电沉积：将导电化处理的海绵骨架与直流电源的负极连接形成阴极，将环形铝板与直流电源的正极连接形成阳极，此时环形铝板的面积与海绵骨架的面积比要大于2：1，即环形铝板的面积：海绵骨架的面积﹥2：1，之后将所述阴极置于所述阳极的环形中并一同放入盛有电溶液的容器中，接通直流电源，直流电源的电压小于4 V而电流密度控制在30～40mA/cm²，在20～30℃条件下通过电磁搅拌器搅拌80～120 min，电磁搅拌器的搅拌速度要小于400r/min，搅拌过程中向容器内通入氩气或是氮气，电沉积后即可制备出镀层厚度差异＜30%的多孔铝。