[发明专利]LiCu/石墨复合极片及离子液体电沉积制备LiCu/石墨复合极片的方法

说明书

本发明涉及一种LiCu/石墨复合极片及离子液体电沉积制备LiCu/石墨复合极片的方法，属于锂离子电池技术领域。本发明包括：(1)将负极活性物质、导电剂和粘结剂加入到溶剂中配制成负极浆料，在铜箔上涂覆负极浆料制备负极片，裁剪；(2)将LiCl、CuClsubgt;2/subgt;和添加剂溶解在1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯盐中，配制成电镀液；(3)将负极片和铂片放入电镀液中，以负极片为阴极，铂片为阳极，控制电沉积时间和电流密度，制备LiCu/石墨极片。本发明所述的复合极片具有较高的放电比容量，组装成的电池具有优异的循环稳定性；同时本发明提供了一种工艺简单、成本低廉、效率高的离子液体电沉积制备LiCu/石墨复合极片的方法。

技术领域

本发明涉及一种LiCu/石墨复合极片及离子液体电沉积制备LiCu/石墨复合极片的方法，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

在能源耗尽和环境污染的双重压力下，世界各国进入能源绿色转型发展的新时期，锂离子电池作为一种新型绿色能源，被广泛应用于便携式电子设备和新能源汽车领域。目前以石墨材料为负极的锂离子电池以其较高的循环寿命被广泛应用，但是在锂离子电池的首次循环过程中，锂离子从正极传输到负极，在嵌入负极前，会在负极表面形成一层SEI膜，消耗大量的活性锂，造成不可逆的锂损失，从而导致电池的容量损失，造成能量密度下降。此外在锂离子电池的后续使用过程中，由于电解质溶液在热力学上是一个不稳定体系，电解质溶液会在负极表面以不可逆的方式发生分解和氧化，造成一部分活性锂的损耗。为了改善锂离子电池的首次不可逆容量损失及后续活性锂消耗的问题，寻找一种绿色、可行、高效的改性方法，提高商业化应用负极材料的高倍率容量和循环稳定性，具有十分广阔的应用前景。

目前研究较多的负极材料有改性碳基材料、储锂合金材料、纳米及其他新型材料等。碳基类负极材料的改性应用研究主要有：机械研磨、包覆改性、表面处理及掺杂改性等措施，通过物理、化学手段，改变碳材料的表面结构，提高材料的首次循环可逆容量。但是上述措施普遍均存在工艺繁琐、成本费用较高、不能大范围推广应用的不足，同时亦不能解决材料后续活性锂的消耗问题。常见的储锂合金材料有硅基负极材料、锡基负极材料及锂合金负极材料等，主要制备方法有电沉积法、气相沉积法、碳热还原法及纳米改性法等，上述新材料有效提高了负极材料的比容量，但是循环稳定性较差，同时存在制备方法费用成本高、工艺过程污染较大等不足，制约了制备技术的推广应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种LiCu/石墨复合极片，其具有较高的放电比容量，组装成的电池具有优异的循环稳定性；同时本发明提供了一种工艺简单、成本低廉、效率高的离子液体电沉积制备LiCu/石墨复合极片的方法。

本发明所述的离子液体电沉积制备LiCu/石墨复合极片的方法，包括以下步骤：

(1)将负极活性物质、导电剂和粘结剂加入到溶剂中配制成负极浆料，在铜箔上涂覆负极浆料制备负极片，然后裁成适宜尺寸备用；

(2)将LiCl、CuCl₂和添加剂溶解在1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中，配制成电镀液；

(3)将负极片和铂片放入电镀液中，以负极片为阴极，铂片为阳极，控制电沉积时间和电流密度，制备LiCu/石墨极片。

优选的，负极活性物质为石墨、碳纳米管、碳纤维或石墨烯。

优选的，导电剂为Super-P和KS-6的混合物。其中Super-P和KS-6均从上海汇普工业化学品有限公司购买，Super-P比表面积为62m²/g，KS-6比表面积为20m²/g。

优选的，粘结剂为丁苯橡胶、乙基纤维素或聚乙烯醇。

优选的，溶剂为NMP。

优选的，负极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为75～90:12.5～5:12.5～5。