[发明专利]一种金属材料表面耐腐蚀涂层的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种金属材料表面耐腐蚀涂层的制备方法及其产品和应用，采用循环伏安法在金属材料表面电沉积聚吡咯制备聚吡咯涂层，然后进一步电沉积聚苯胺，在金属表面形成聚吡咯/聚苯胺复合涂层；通过循环伏安法在金属材料表面制备聚吡咯/聚苯胺复合涂层，并将其用以锂离子电池负极集流体，可克服现有技术中锂离子电池负极集流体在使用过程中发生腐蚀导致集流体与电极材料分离，从而破坏锂离子电池的使用寿命和循环性能的技术问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种金属材料表面耐腐蚀涂层的制备方法及其产品和应用。

背景技术

随着经济的不断发展，人们对锂电池的储能密度、放电功率、安全性等要求也越来越高，诸如目前正在快速发展的电动汽车和电站储能等领域。随着人类社会的发展，温室效应、雾霾和酸雨等现象的危害越来越严重，因此人类对锂离子电池各方面的要求也越来越高。高性能的锂离子电池因其巨大的应用前景已经被列为首要研究对象之一。锂离子电池的四个主要组成部分分别是正极、负极、电解液和隔膜。而常规锂离子电池的负极由石墨、导电剂、粘结剂、集流体四部分组成，将前三种材料涂覆于集流体上，经过一系列工艺后制成电极。然而，随着锂离子电池使用时间的延长，集流体在电解液中会逐渐发生腐蚀反应，生成的腐蚀产物可能会导致集流体与电极材料分离，从而破坏锂离子电池的使用寿命和循环性能。

当今的导电聚合物主要是聚吡咯，聚苯胺和聚噻吩的衍生物。其中聚吡咯作为高分子导电聚合物，具有高导电性、高稳定性并且易于合成等优点，在金属和合金材料的腐蚀防护、电化学、光学等领域均有着广泛的应用前景。聚吡咯一般通过电化学聚合法和化学聚合法两种方法制备，自被发现的二十多年来，因其物理屏蔽和表面钝化作用，已被应用于多种金属(如钢、铁、铝、铜)的防腐。但是，目前对锂离子电池集电器的腐蚀性能的研究主要集中在正极集电器上，关于锂离子电池负极集电器的耐腐蚀性的研究很少。

发明内容

本发明提供一种金属材料表面耐腐蚀涂层的制备方法及其产品和应用，通过循环伏安法在金属材料表面制备聚吡咯/聚苯胺复合涂层，并将其用于锂离子电池负极集流体，可克服现有技术中锂离子电池负极集流体在使用过程中发生腐蚀导致集流体与电极材料分离，从而破坏锂离子电池的使用寿命和循环性能的技术问题。

本发明的技术方案之一，一种金属材料表面耐腐蚀涂层的制备方法，采用循环伏安法在金属材料表面电沉积聚吡咯制备聚吡咯涂层，然后进一步电沉积聚苯胺，在金属表面形成聚吡咯/聚苯胺复合涂层。

进一步地，所述金属材料为铜或铝。

进一步地，所述金属材料在电沉积聚吡咯前用砂纸打磨金属材料表面至600～800#。

进一步地，所述采用循环伏安法在金属材料表面电沉积聚吡咯具体包括：

以金属材料为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铜片为辅助电极；

以吡咯单体和草酸的混合溶液为电解液，其中吡咯浓度0.2-0.4mol/L，电解液中吡咯和草酸摩尔比为1︰1.4～1.6；

工作温度为室温环境下，扫描电位区间为-0.2～1.05V_SCE，扫描速率为0.02～0.03V/s，循环次数为10次。

进一步地，所述沉积聚苯胺具体包括：

以聚吡咯涂层金属材料为工作电极，银/氯化银电极为参比电极，铜片为辅助电极；

以苯胺和草酸钠混合溶液为电解溶液为电解液，其中苯胺浓度0.2-0.5mol/L，电解液中苯胺和草酸钠的摩尔比为1︰1.2～1.4；

工作温度为室温环境下，扫描电位区间为-0.4～1.6V_VS，扫描速率为0.02～0.03V/s，循环次数为10次。