CN108539130A - 一种预先锂化处理的碳纳米管极片氟化方法 - Google Patents

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Abstract

一种预先锂化处理的碳纳米管极片氟化方法，按以下步骤：（1）将碳纳米管浆料均匀涂布在铜箔上，在手套箱中以碳纳米管极片为一极，以锂片为対极，组装成扣式半电池，在电池测试柜中进行放电处理，得到预先锂化的碳纳米管极片；（2）取全氟树脂置于石英器皿底部，石英器皿上部放置不锈钢网，将预先锂化的碳纳米管极片放置在不锈钢网上，再将石英器皿放入管式炉中加热保温，形成表面包覆氟化锂的碳纳米管极片。本发明在碳纳米管表面形成一层致密的氟化锂保护膜，在充放电中能有效的阻止电解液对锂粉的腐蚀和防止锂金属枝状晶体的形成，克服含锂电极在充放电循环过程中，在极片上产生锂支晶，导致内部短路。本发明简单可行。

Description

一种预先锂化处理的碳纳米管极片氟化方法
技术领域
本发明涉及一种预先锂化处理的碳纳米管极片氟化方法。
背景技术
对于传统的碳纳米管扣式半电池而言，碳纳米管的不可逆容量较高和首效较低是需要解决的问题，材料的预先补锂可消除其不可逆容量，大大提高首效，因此对材料的预先补锂尤为重要。然而碳纳米管预锂化的程度在很大程度上影响电池性能，当预锂化程度过低时，不足以达到消除不可逆容量和提高首效的效果，当预锂化程度过高时，在充放电过程中材料表面会形成厚的SEI膜，影响电池性能，而且过多的锂会形成枝状晶体，会破坏隔膜和电极表面，造成电池的损坏。由于材料的氟化处理可以有许多意想不到的好处，例如氟化锂可以稳定的存在且能有效的阻止有机电解液对锂粉的腐蚀作用和防止锂金属枝状晶体的形成。本发明针对这些问题和理论，提出一种预先锂化处理的碳纳米管极片氟化方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种预先锂化处理的碳纳米管极片氟化方法，通过电化学充放电和内部短路的方式对碳纳米管极片进行预锂化，再进行氟化处理，当应用于电池电极时，可有效提高电池的容量和倍率性能，解决不可逆容量较高和首效较低的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种预先锂化处理的碳纳米管极片氟化方法，按以下步骤。
（1）通过涂布机将碳纳米管浆料均匀的涂布在铜箔上，在手套箱中以碳纳米管极片为一极，以锂片为対极，组装成碳纳米管扣式半电池，在电池测试柜中对电池进行放电处理，再在手套箱中拆开半电池取出碳纳米管极片，即得到预先锂化的碳纳米管极片。
（2）取适量的全氟树脂置于石英器皿底部，在石英器皿上部放置不锈钢网，将步骤（1）预先锂化的碳纳米管极片放置在不锈钢网上，与全氟树脂隔开，再将石英器皿放入管式炉中加热保温，形成表面包覆氟化锂的碳纳米管极片。
本发明所述的预锂化处理，也可通过内部短路的方式对碳纳米管进行预锂化处理，即通过在手套箱中，将碳纳米管极片和锂箔贴到一起滴加电解液后在玻璃板间压紧进行负极预锂化。
本发明对预先锂化的碳纳米管极片进行氟化处理会在碳纳米管表面形成一层致密的氟化锂保护膜，在充放电过程中能有效的阻止有机电解液对锂粉的腐蚀作用和防止锂金属枝状晶体的形成，本发明可以克服含锂电极在充放电循环过程中，在极片上产生锂支晶，导致内部短路这一影响锂金属电池应用的关键问题。本发明简单可行，且有效解决现有技术中存在的问题。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。但本发明并不限于以下实施例。
实施例1。
取一定量的碳纳米管置于玛瑙罐中，以200 r/min转速在行星式球磨机中球磨2h，取球磨后的晶须状碳纳米管0.5g，碳纳米管NMP分散剂(TNNDIS) 0.050g，用适量的无水乙醇润湿，加入适量N-甲基吡咯烷酮(NMP）溶液，超声20min；在FA25中以10000 r/min高速剪切40 min，制成碳纳米管浆料。用涂布机均匀的将浆料100um厚涂布于铜箔上，60℃烘干箱中烘干切成φ14mm的极片，即得到碳纳米管电极片。在充满氩气的手套箱中以碳纳米管极片为一极，以锂片为対极，组装成碳纳米管扣式半电池，在电池测试柜中对电池进行放电处理，控制放电容量为200mAh/g，再在手套箱中拆开半电池取出锂化的碳纳米管电极片。取适量的全氟树脂置于石英器皿底部，在石英器皿上部通过不锈钢网将预先锂化处理的碳纳米管极片与全氟树脂隔开，在持续通入氮气的管式炉中加热到350℃保温2小时，再降温到175℃保温12小时，即得到表面包覆氟化锂的碳纳米管极片。
实施例2。
取一定量的碳纳米管置于玛瑙罐中，以200 r/min转速在行星式球磨机中球磨2h，取球磨后的晶须状碳纳米管0.5g，碳纳米管NMP分散剂(TNNDIS) 0.050g，用适量的无水乙醇润湿，加入适量N-甲基吡咯烷酮(NMP）溶液，超声20min；在FA25中以10000 r/min高速剪切40 min，制成碳纳米管浆料。用涂布机均匀的将浆料100um厚涂布于铜箔上，60℃烘干箱中烘干切成φ14mm的极片，即得到碳纳米管电极片。在充满氩气的手套箱中，将碳纳米管负极和锂箔贴到一起滴加电解液后在玻璃板间压紧，时间为30min，即得到锂化的碳纳米管电极片。取适量的全氟树脂置于石英器皿底部，在石英器皿上部通过不锈钢网将预先锂化处理的碳纳米管极片与全氟树脂隔开，在持续通入氮气的管式炉中加热到350℃保温2小时，再降温到175℃保温12小时，即得到表面包覆氟化锂的碳纳米管极片。

Claims (1)

1.一种预先锂化处理的碳纳米管极片氟化方法，其特征是按以下步骤：
（1）通过涂布机将碳纳米管浆料均匀的涂布在铜箔上，在手套箱中以碳纳米管极片为一极，以锂片为対极，组装成碳纳米管扣式半电池，在电池测试柜中对电池进行放电处理，再在手套箱中拆开半电池取出碳纳米管极片，即得到预先锂化的碳纳米管极片；
（2）取适量的全氟树脂置于石英器皿底部，在石英器皿上部放置不锈钢网，将步骤（1）预先锂化的碳纳米管极片放置在不锈钢网上，与全氟树脂隔开，再将石英器皿放入管式炉中加热保温，形成表面包覆氟化锂的碳纳米管极片。
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