CN106450338B - 一锅法合成铜纳米线凝胶的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一锅法合成铜纳米线凝胶的方法，长期以来，传统锂电池行业负极这一块研究绝大多数都集中在负极材料上，而与负极材料相关，作为负极材料集流体的铜箔的研究却相当匮乏。传统锂电池负极铜箔仅仅承担集流体这一项功能作用，不论是对于电池自身空间还是成本都稍显不足。因此，利用铜箔这一点使之具有双功能作用，即既能承担集流体的作用，又能和负极材料一样参与锂电池反应是一项新的创新。本发明涉及一种铜纳米线单质，将此铜纳米单质用压片机压成铜箔制成锂电池负极集流体，经锂电池性能测试试验发现该材料能够明显加强锂电池容量，首次充放电容量达到了1800mAhg‑1，另外稳定性也较为出色。综合性能比商业铜箔做锂电池负极集流体具有明显优势。

Description

一锅法合成铜纳米线凝胶的方法
技术领域
本发明涉及一种制备锂电池中负极集流体的简易方法，具体为一锅法合成铜纳米线凝胶的方法。
背景技术
锂离子电池，作为最前沿的可充电电池，在近十几年中引起全世界的广泛地关注。锂离子电池用铜箔，在电池中既充当负极活性物质的载体，又充当负极电子流收集与传输。因此铜箔作为集流体对锂电池的电化学性能有很大的影响。目前国内外大多数锂离子电池厂家多采用电解铜箔制作电极负极集流体，传统的锂电池对正极材料和负极材料研究颇多，然而对负极集流体的研究却非常少，因此负极集流体的功能也就相对单一。整个锂电池装置空间有限，如何能够最大化的利用负极集流体在承担电子流收集与运输的同时，还能够承担作为存储锂的场所，增加整个锂电池容量是一个基本没有被开发的工艺。基于此，本发明拟通过系列实验制备出该双功能产品。
发明内容
本发明旨在于提供一种一锅法合成铜纳米线凝胶的方法，生产工艺简单，一锅法反应，反应条件简单，实验设备要求低，环境友好，产品产率高，制得目标产物为铜纳米线干凝胶，制得产物应用于锂电池做集流体相比商业铜片做集流体以商业石墨为负载物能明显有效地提高锂电池学性能，易于工业放大，实现商业化。
本发明采用如下技术方案，一锅法合成铜纳米线凝胶的方法，其特征在于：主要工艺步骤如下：
1. 准确称量0.488g的二水硝酸铜、120g氢氧化钠、3g抗坏血酸，分别配置成浓度为2mmol/L的硝酸铜、15mol/L氢氧化钠、17mmol/L的抗坏血酸，混合搅拌均匀，量取3ml乙二胺，然后将其加到前面的混合液中，仍然搅拌并最终形成蓝色悬浊液；
2. 将蓝色悬浊液在80℃下搅拌反应38～45min后，迅速停止加热并将反应器置于空气中自然冷却，10min左右，红色物质析出完毕，得到铜纳米线湿凝胶；
3. 将纳米线湿凝胶静置2天，使其老化以增加其铜纳米线韧度。老化完成后，过滤最后将铜纳米线湿凝胶在80℃下真空干燥5h，即可得到制备的最终产物；
4. 将制备好的铜纳米线干凝胶压片，涂覆商业石墨装配成锂电池，并测试其锂电池性能。
本发明的优点是：生产工艺简单，一锅法反应，反应条件简单，实验设备要求低，环境友好，产品产率高，制得产物应用于锂电池做负极集流体相比商业铜片做负极集流体以商业石墨为负载物能明显有效地提高锂电池学性能，易于工业放大，实现商业化。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明具体实施制备工艺得到产物的场发射扫描电镜图。
图3是本发明具体实施制备工艺作为负极集流体装配成锂电池恒流充放电曲线图。
图4是对比商业铜片作为负极集流体装配成锂电池恒流充放电曲线图。
图5是本发明具体实施制备工艺作为负极集流体装配成锂电池循环性能图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明，但需要说明的是实施例并不构成对本发明要求保护范围的限定。
实施例
1．原料的前处理；
准确称量0.488g的二水硝酸铜、120g氢氧化钠、3g抗坏血酸，分别配置成浓度为2mmol/L的硝酸铜、15mol/L氢氧化钠、17mmol/L的抗坏血酸，混合搅拌均匀，量取3ml乙二胺，然后将其加到前面的混合液中，仍然搅拌并最终形成蓝色悬浊液。
2．制备过程；
将蓝色悬浊液在80℃下搅拌反应38～45min后，迅速停止加热并将反应器置于空气中自然冷却，10min左右，红色物质析出完毕，得到铜纳米线湿凝胶。
3．干燥过程；
将纳米线湿凝胶静置2天，使其老化以增加其铜纳米线韧度。老化完成后，过滤最后将铜纳米线湿凝胶在80℃下真空干燥5h，即可得到制备的最终产物。
4.性能测试过程；
将制备好的铜纳米线干凝胶压片，涂覆商业石墨装配成锂电池，并测试其锂电池性能。

Claims (1)

1.一种锂电池的制备方法，其特征在于：工艺步骤如下：
（1）准确称量0.488g的二水硝酸铜、120g氢氧化钠、3g抗坏血酸，分别配置成浓度为2mmol/L硝酸铜、15mol/L氢氧化钠、17mmol/L抗坏血酸的溶液，混合搅拌均匀，量取3ml乙二胺，然后将其加到前面的混合液中，仍然搅拌并最终形成蓝色悬浊液；
（2）将蓝色悬浊液在80℃下搅拌反应38～45min后，迅速停止加热并将反应器置于空气中自然冷却，10min，红色物质析出完毕，得到铜纳米线湿凝胶；
（3）将纳米线湿凝胶静置2天，使其老化以增加其铜纳米线韧度；老化完成后，过滤最后将铜纳米线湿凝胶在80℃下真空干燥5h，即采用一锅法合成了铜纳米线干凝胶；
（4）将制备好的铜纳米线干凝胶压片，涂覆商业石墨装配成锂电池，并测试其锂电池性能。
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