[发明专利]一种锂电池极板

说明书

技术领域

本发明属于材料科学领域，具体涉及一种锂电池极板。

背景技术

随着便携式产品的迅猛发展，各种电池的用量大增，锂离子电池由于其能量密度高，绿色无污染而受到越来越多的重视。然而很多锂离子电池负极材料在应用中都面临着一个重要的问题，那就是在锂离子嵌入和脱出的过程中会伴随着巨大的体积变化，而这种体积的膨大与收缩会产生机械应力继而使得循环性能迅速下降，另外，电极材料在大的充放电电流下性能不稳定，这些都限制了锂离子电池负极材料的商业化应用。

现有的研究表明，阵列化的电极（集流体）结构可提高锂离子电池的性能。第一，阵列化结构具有很好的体积膨胀包容性，从而大幅度改善其循环性能。第二，与基体的电接触好，大大提高了电极材料的导电性。第三，由于每一根纳米线都是电极，因此电子的传输效率非常的高。

公开号为CN102267682A的中国专利文献公开了一种银纳米线阵列电极及其制备方法和用途。电极为构成阵列的银纳米线的直径为50～70nm、线长为250～350nm，阵列底部依次为130～170nm的银膜和0.5～1mm的铜膜；方法为先对铝片使用二次阳极氧化法获得孔直径为50～70nm的通孔氧化铝模板，，再使用离子溅射法于氧化铝模板的一面蒸镀银膜，接着，先将一面带有银膜的氧化铝模板置于银电解液中，使用电沉积法于0.08～0.12V的恒定电压下电沉积1～5min，再将其置于铜电解液中,使用电沉积法于8～12mA/cm2的电流下电沉积2.5～3.5h，之后，将孔洞中置有银纳米线、一面依次覆有银膜和铜膜的氧化铝模板置于酸溶液或强碱溶液中腐蚀掉氧化铝模板，制得银纳米线阵列电极。

除了上述专利外，还有一些阵列化的纳米管、纳米棒等结构应用于电池的极板中并获得了性能上的提高。然而这些方法反应过程繁琐、反应条件较为苛刻以及电极的导电性较差等。因此，更好的集流体结构还需要得到开发和应用。

发明内容

本发明提供了一种锂电池极板，对集流体的结构进行改进，提高了电化学性能，且制备方法简单。

将铜片浸入硝酸银水溶液中于10～40℃进行反应，反应完成后洗涤，得到所述的集流体。

硝酸银水溶液的浓度以及反应时间影响铜片表面生长的银的形貌，优选的，所述硝酸银水溶液的终浓度为1～10mM，所述反应的时间为10～120s。

铜表面生长的银的形貌对反应温度最为敏感，当反应的温度为28～40℃（优选为28～35℃）时候，铜表面可生长出颗粒状的银。

作为优选，所述硝酸银水溶液的终浓度为4mM，反应时间为30s，反应温度为28℃；或所述硝酸银水溶液的终浓度为5mM，反应时间为35s，反应温度为30℃；或所述硝酸银水溶液的终浓度为6mM，反应时间为25s，反应温度为35℃。由于银是一种非常敏感并且难以控制生长的金属，在铜表面生长的银的结构、形貌比较难以控制，很难生长出形貌均一，阵列整齐的银；一旦条件不适宜，生长的银的形貌会存在极大的差别，即使是生长的均为纳米颗粒，也会出现银纳米颗粒的大小差异大，排列无序等等情况，本发明不需要控制试剂，在上述条件下，最终得到的集流体中，铜片表面的银纳米颗粒大小较一致，在铜片上的分布也比较均匀，可得到质量较好的银纳米颗粒阵列集流体。

当所述反应的温度为18～21℃时，铜表面可生长出片状的银。

作为优选，所述硝酸银水溶液的终浓度为4mM，反应时间为40s，反应温度为20℃；或所述硝酸银水溶液的终浓度为5mM，反应时间为35s，反应温度为21℃；或所述硝酸银水溶液的终浓度为6mM，反应时间为25s，反应温度为18℃。在上述条件下，最终得到的集流体中，铜片表面的银纳米片大小较一致，在铜片上的分布也比较均匀，可得到质量较好的银纳米片阵列集流体。

铜片的表面较光滑，直接制备银纳米片阵列集流体时，铜片表面生长的银纳米片较稀疏，为了使银纳米片生长的致密，提高比表面积，浸入硝酸银水溶液前，将所述的铜片进行腐蚀处理。

作为优选，所述腐蚀处理的方法为：将铜片置于FeCl₃·9H₂O和HCl配置的混合溶液中腐蚀表面100s，然后洗涤干燥；其中，混合溶液中，FeCl₃·9H₂O的浓度为1%，HCl的质量分数为16.7%。配置混合溶液时，所使用的HCl为质量分数为37.5%的浓盐酸。