[发明专利]一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法，包括如下步骤：(1)以锂离子电池电极材料、导电剂、粘结剂和辅助溶剂NMP为原料电动搅拌配浆，电动或手动涂布制备电极极片；(2)采用真空磁控溅射镀膜技术，以导电性能良好的金属作为靶材，通过调控真空磁控溅射镀膜工艺参数，在上述制备的电极极片表面实现均匀纳米金属修饰。本发明的优点在于：提供了一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法，操作方便，能够精确控制电极极片表面纳米金属修饰厚度，可以显著提高锂离子电池电极材料颗粒之间的电导率，进而可以实现锂离子电池倍率及循环性能的显著提升，为高性能可快速充放电锂离子电池的设计和制备提出了一种新思路。

技术领域

本发明涉及新能源材料领域，尤其涉及一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法。

背景技术

锂离子电池凭借其独特的魅力发展相当迅速，其产业呈现高速增长的态势。正极材料是锂离子电池的关键核心材料。但目前正极材料一般存在固有电导率低、锂离子扩散系数小的问题，这使得其倍率及循环性能较差。目前电极材料现有极片制备技术如下：将磷酸亚铁锂粉末材料与粘结剂(如PVDF)、导电剂(如石墨)以及溶剂(如NMP)进行混合搅拌制备成具有一定粘度和流动性的电极浆料。然后经过涂布制备成电极极片，进而组装成电池进行使用。

溅射镀膜是指利用粒子轰击靶材产生的溅射效应，使得靶材原子或分子从固体表面射出，在基片上沉积形成薄膜的过程。磁控溅射镀膜技术成膜速率高，成膜的一致性好，成膜较为致密，且膜/基结合较好；可以在材料或工件表面实现纳米尺度的薄膜紧密沉积，从而改变材料或工件表面性能，具有很高的经济价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有电极材料性能的不足，提供了一种科学有效、制作方便、具有较好的倍率性能和良好的循环性能的锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种锂离子电池电极材料表面纳米金属修饰方法，包括如下步骤：

(1)以锂离子电池电极材料、导电剂、粘结剂和辅助溶剂NMP为原料电动搅拌配浆，电动或手动涂布制备电极极片；

(2)采用真空磁控溅射镀膜技术，以导电性能良好的金属作为靶材，通过调控真空磁控溅射镀膜工艺参数，在上述制备的电极极片表面实现均匀纳米金属修饰。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)中采用金属锡、铝、金、银和钛作为靶材。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)中通过真空磁控溅射镀膜技术制备磷酸亚铁锂电极极片时，采用的方法为射频磁控溅射法，设备为高真空磁控溅射镀膜设备。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)中真空磁控溅射镀膜技术进行电极材料表面修饰。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)中锡靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10^-5Pa，启辉压力0.5-3Pa，工作气压0.14-0.16Pa，工作温度：200-260℃，工作气流：Ar，50-100sccm，溅射功率30-80W。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)中铝靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10^-5Pa，启辉压力0.5-3Pa，工作气压0.14-0.16Pa，工作温度：200-260℃，工作气流：Ar，50-100sccm，溅射功率60-120W。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)中银靶材的真空磁控溅射镀膜工艺参数具体为：本底真空(0.5-1.5)×10^-5Pa，启辉压力0.5-3Pa，工作气压0.14-0.16Pa，工作温度：200-260℃，工作气流：Ar，50-100sccm，溅射功率30-90W。