[发明专利]利用磁控溅射技术在磷酸铁锂正极表面沉积纳米铜的方法

摘要

本发明涉及一种利用磁控溅射在磷酸铁锂正极表面沉积纳米铜的方法，属于锂离子电池电极材料的技术领域，其特征在于将含锂、铁、磷和碳的前驱物混合并进行球磨，待球磨后的浆料干燥后压成纽扣状，并在氩气氛围下分段进行热处理，最终得到碳包覆的磷酸铁锂正极材料。分别称量70~80重量份的磷酸铁锂、10~20重量份的导电炭黑和5~10重量份的聚偏氟乙烯，依次序倒入含有N‑甲基吡咯烷酮的研钵中，充分研磨均匀，将浆料涂布在铝箔上，真空干燥获得磷酸铁锂电极片。利用磁控溅射技术，将涂布完成的电极片置于溅射腔内，将纳米铜修饰在磷酸铁锂的正极片上。采用本发明所述的方法，电池的倍率充放电性能和循环稳定性显著提高，改善效果不受碳包覆影响。

主权项

一种利用磁控溅射技术在磷酸铁锂正极表面沉积纳米铜的方法，其特征在于：1）将组份A含锂的前驱物乙酸锂或碳酸锂、组份B含磷的前驱物磷酸二氢铵或磷酸氢二铵、组份C含炭的前驱物蔗糖或葡萄糖，与草酸亚铁于无水乙醇或丙酮中球磨12~24小时，转速为每分钟180~350转；其中组份A、组份B、组份C和草酸亚铁的摩尔质量比为1.03：1~1.08：0.05~0.07：0.92~1.08；2）将球磨后的浆状前驱物在60~80℃的干燥箱中干燥12~24小时，形成淡黄色粉末，将淡黄色粉末在玛瑙研钵中研磨30~120分钟后，压成纽扣状，压力大小为10Mpa~20Mpa；3）将纽扣状前驱体置于气氛炉中，管式炉轴向方向前躯体前后两侧放置若干炭，在保护气体氮气或氩气氛围下分两步煅烧，得到黑色碳包覆的磷酸铁锂粉末；4）分别按重量份比例70~80：10~20：5~10称量磷酸铁锂或LiFePO4/C、导电炭黑和聚偏氟乙烯，首先将聚偏氟乙烯置于玛瑙研钵中，倒入N‑甲基吡咯烷酮，待PVDF溶解于N‑甲基吡咯烷酮之后，分别加入导电炭黑和LiFePO4或者LiFePO4/C之一，充分研磨均匀，研磨成稀泥浆状后涂布于铝箔上，干燥后得到磷酸铁锂正极片；5）将磷酸铁锂正极片放置于溅射腔内作为溅射基底，抽真空至10‑4Pa，腔内底部加热器温度设置为70~100℃之间；6）往溅射腔内通入纯氩气，控制气体流速在20~40sccm之间，调节通气阀控制溅射腔内的工作气压在0.1~2Pa之间进行溅射；7）将溅射有纳米铜的磷酸铁锂或LiFePO4/C的正极片置于80~100℃真空干燥箱内干燥8~12小时，获得所述的利用磁控溅射在磷酸铁锂正极表面沉积纳米铜的磷酸铁锂正极片。