極裝置整體浸入到化學(xué)除油液中,化學(xué)除油液的溫度為30°C?40°C,除油時間為5min?lOmin,然后依次用自來水和去離子水清洗,得到化學(xué)除油后的陰極裝置,然后將化學(xué)除油后的陰極裝置整體浸入到活化液中,活化液的溫度為室溫,活化時間為Imin?3min,最后依次用自來水和去離子水清洗,得到預(yù)處理后的陰極裝置;
[0057]所述的化學(xué)除油液由氫氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉及水組成;所述的化學(xué)除油液中氫氧化鈉的濃度為5g/L?10g/L ;所述的化學(xué)除油液中碳酸鈉的濃度為15g/L?20g/L ;所述的化學(xué)除油液中硅酸鈉的濃度為15g/L?20g/L ;所述的活化液為質(zhì)量百分數(shù)為10%?20%的硫酸溶液;
[0058]四、復(fù)合電沉積:以預(yù)處理后的陰極裝置為陰極,以純度為99.9%的錫板為陽極,將預(yù)處理后的陰極裝置和錫板陽極浸入鍍液中,采用直流電源,在電流密度為lA/dm2?5A/dm2及攪拌速度為200rpm?600rpm下,沉積Imin?5min,取出陰極裝置并用自來水清洗,然后將沉積后的集流體金屬箔從陰極裝置中取出,依次使用自來水和去離子水清洗,得到帶沉積層的集流體金屬箔;
[0059]五、干燥和還原:將帶沉積層的集流體金屬箔利用冷風(fēng)吹干,并在氬氣氣氛及溫度為500°C?800°C下,高溫還原Ih?2h,冷卻后取出,得到錫合金/石墨烯鋰離子電池復(fù)合負極材料;
[0060]步驟二中所述的陰極裝置由陰極導(dǎo)電板1、固定帽6、上邊框7、兩個側(cè)邊框8、底邊框9及4個角邊框10組成:所述的陰極導(dǎo)電板I上邊緣設(shè)有極耳2,在陰極導(dǎo)電板I的四個邊緣均勻設(shè)置8個圓柱形定位柱3 ;
[0061]所述的陰極導(dǎo)電板I為單面覆銅樹脂板;所述的極耳2上設(shè)有一個孔;所述的固定帽6為疏水橡膠制成,內(nèi)徑與圓柱形定位柱3相配合;所述的上邊框7為疏水橡膠制成,為雙層折疊結(jié)構(gòu),內(nèi)部設(shè)有與圓柱形定位柱3相適應(yīng)的凹槽;所述的2個側(cè)邊框8為疏水橡膠制成,為雙層折疊結(jié)構(gòu),內(nèi)部設(shè)有與圓柱形定位柱3相適應(yīng)的凹槽;所述的底邊框9為疏水橡膠制成,為雙層折疊結(jié)構(gòu),內(nèi)部設(shè)有與圓柱形定位柱3相適應(yīng)的凹槽;所述的4個角邊框10為疏水橡膠制成,為雙層折疊結(jié)構(gòu);所述的上邊框7上端設(shè)有極耳套4 ;所述的極耳套4為扁平柱狀橡膠套。
[0062]本實施方式極耳2用于掛鍍和連接電源線,圓柱形定位柱3用于固定集流體金屬箔。
[0063]本實施方式的有益效果是:一、本實施方式使用的鍍液和工藝,可以在水溶液中簡便地制備出錫合金/石墨稀鋰離子電池復(fù)合負極材料。金屬顆粒被固定在石墨稀中,錫在充放電過程中引起的體積膨脹得到抑制,電池負極50次循環(huán)容量保持率大于70%。二、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實施方式使用水溶液電沉積方法沉積錫合金/石墨烯負極材料,能夠在常溫下快速、批量地獲得表面細致均勻、與基體結(jié)合緊密的沉積層,不需要使用粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑,減小電極的等效串聯(lián)電阻,降低負極制作成本。三、本實施方式陰極裝置可以實現(xiàn)在集流體金屬箔上單面電沉積的目的,方法簡便,有利于批量操作,確保集流體背面清潔,金屬箔不會彎曲,沉積層均勻。
[0064]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】四不同點是:步驟一中所述的錫鹽為硫酸亞錫、氯化亞錫、甲磺酸亞錫和草酸亞錫中的一種或兩種的混合物;步驟一中所述的鎳鹽為硫酸鎳、氯化鎳、氨基磺酸鎳、硝酸鎳或甲磺酸鎳;步驟一中所述的銅鹽為硫酸銅、氯化銅、硝酸銅或甲磺酸銅;步驟一中所述的配位劑為檸檬酸、檸檬酸鉀、檸檬酸三鈉、乙二胺四乙酸二鈉、硫酸、甲磺酸、酒石酸、硫脲和蘋果酸中的一種或其中幾種的混合物;步驟一中所述的還原劑為抗壞血酸、抗壞血酸鈉、對苯二酚、葡萄糖、檸檬酸、甲酸、硼氫化鈉、鞣酸、乙二醇和丙三醇中的一種或兩種的混合物;步驟一中所述的分散劑為聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉、聚萘甲醛磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、聚醚類非離子型表面活性劑OP-10或辛基酚聚氧乙烯醚TX-10 ;步驟一中所述的晶粒細化劑為3,4- 二氧亞甲基苯甲醛、2-乙基丙烯醛、1,4- 丁炔二醇、明膠、β -萘酚、聚二硫二丙烷磺酸鈉和1,3- 二甲基-2-咪唑啉酮中的一種或其中幾種的混合物;步驟二中所述的集流體金屬箔為厚度為ΙΟμπι?20μηι的銅箔或厚度為1ym?20 ym的鎳箔。其它與【具體實施方式】四相同。
[0065]【具體實施方式】六:結(jié)合圖7-圖8具體說明本實施方式,本實施方式與【具體實施方式】四或五之一不同點是:步驟二中將打好定位孔的集流體金屬箔安裝到陰極裝置中具體是按以下步驟進行的:將打好定位孔的集流體金屬箔套在陰極導(dǎo)電板I的圓柱形定位柱3上,在圓柱形定位柱3上蓋上固定帽6,再將上邊框7從極耳2 —側(cè)套入,然后將兩個側(cè)邊框8和底邊框9分別從其他三個邊套入,套住陰極導(dǎo)電板1、集流體金屬箔和固定帽6,最后將4個角邊框10套在上邊框7、兩個側(cè)邊框8及底邊框9圍成的四個角上。其它與【具體實施方式】四或五相同。
[0066]本實施方式上邊框7、兩個側(cè)邊框8、底邊框9及4個角邊框10與陰極導(dǎo)電板I及集流體金屬箔可以緊密貼合,起到防止鍍液滲入的作用。
[0067]采用下述試驗驗證本發(fā)明效果:
[0068]實施例一:錫/石墨烯鋰離子電池復(fù)合負極材料的制備方法是按以下步驟進行:
[0069]一、鍍液的配制:首先將180g質(zhì)量百分數(shù)為98%的濃硫酸加入到去離子水中,再依次加入80g硫酸亞錫、3g抗壞血酸、0.6g明膠、2g十二燒基磺酸鈉和10mL濃度為10g/L的氧化石墨水溶液,攪拌均勻,得到混合液,然后在溫度為25°C的超聲波發(fā)生器中超聲lh,得到鍍液;所述的鍍液總體積為IL ;
[0070]二、組裝陰極裝置:將打好定位孔的集流體金屬箔安裝到陰極裝置中,得到組裝后的陰極裝置;
[0071]三、陰極裝置的預(yù)處理:將組裝后的陰極裝置整體浸入到化學(xué)除油液中,化學(xué)除油液的溫度為40°C,除油時間控制在5min,再依次用自來水和去離子水清洗,得到化學(xué)除油后的陰極裝置,然后將化學(xué)除油后的陰極裝置整體浸入到活化液中,活化液的溫度為室溫,活化時間為lmin,最后依次用自來水和去離子水清洗,得到預(yù)處理后的陰極裝置;
[0072]所述的化學(xué)除油液由氫氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉及水組成;所述的化學(xué)除油液中氫氧化鈉的濃度為10g/L ;所述的化學(xué)除油液中碳酸鈉的濃度為20g/L ;所述的化學(xué)除油液中硅酸鈉的濃度為20g/L ;所述的活化液為質(zhì)量百分數(shù)為20%的硫酸溶液;
[0073]四、復(fù)合電沉積:以預(yù)處理后的陰極裝置為陰極,以純度為99.9%的錫板為陽極,將預(yù)處理后的陰極裝置和錫板陽極浸入鍍液中,采用直流電源,在電流密度為5A/dm2及攪拌速度為200rpm下,沉積lmin,取出陰極裝置并用自來水清洗,然后將沉積后的集流體金屬箔從陰極裝置中取出,依次使用自來水和去離子水清洗,得到帶沉積層的集流體金屬箔;
[0074]五、干燥和還原:將帶沉積層的集流體金屬箔利用冷風(fēng)吹干,并在氬氣氛圍及溫度為500°C下,高溫還原2h,冷卻后取出,得到錫/石墨烯鋰離子電池復(fù)合負極材料。
[0075]步驟二中所述的集流體金屬箔為厚度10 μ m的銅箔;
[0076]步驟二中所述的陰極裝置由陰極導(dǎo)電板1、固定帽6、上邊框7、兩個側(cè)邊框8、底邊框9及4個角邊框10組成:所述的陰極導(dǎo)電板I上邊緣設(shè)有極耳2,在陰極導(dǎo)電板I的四個邊緣均勻設(shè)置8個圓柱形定位柱3 ;
[0077]所述的陰極導(dǎo)電板I為單面覆銅樹脂板;所述的極耳2上設(shè)有一個孔;所述的固定帽6為疏水橡膠制成,內(nèi)徑與圓柱形定位柱3相配合;所述的上邊框7為疏水橡膠制成,為雙層折疊結(jié)構(gòu),內(nèi)部設(shè)有與圓柱形定位柱3相適應(yīng)的凹槽;所述的2個側(cè)邊框8為疏水橡膠制成,為雙層折疊結(jié)構(gòu),內(nèi)部設(shè)有與圓柱形定位柱3相適應(yīng)的凹槽;所述的底邊框9為疏水橡膠制成,為雙層折疊結(jié)構(gòu),內(nèi)部設(shè)有與圓柱形定位柱3相適應(yīng)的凹槽;所述的4個角邊框10為疏水橡膠制成,為雙層折疊結(jié)構(gòu);所述的上邊框7上端設(shè)有極耳套4 ;所述的極耳套4為扁平柱狀橡膠套;
[0078]步驟二中將打好定位孔的集流體金屬箔安裝到陰極裝置中具體是按以下步驟進行的:將打好定位孔的集流體金屬箔套在陰極導(dǎo)電板I的圓柱形定位柱3上,在定位柱3上蓋上固定帽6,再將上邊框7從極耳2 —側(cè)套入,然后將兩個側(cè)邊框8和底邊框9分別從其他三個邊套入,套住陰極導(dǎo)電板1、集流體金屬箔和固定帽6,最后將4個角邊框10套在上邊框7、兩個側(cè)邊框8及底邊框9圍成的四個角上。
[0079]圖9為實施例一制備的錫/石墨烯鋰離子電池復(fù)合負極材料的掃描電鏡像;由圖可知,金屬顆粒被固定在石墨稀中。
[0080]本實施例制備的錫/石墨烯鋰離子電池復(fù)合負極材料進行充放電循環(huán)試驗,可知電池100次充放電循環(huán)后容量大于700mAh.g_\循環(huán)容量保持率大于70%。
[0081]實施例二:錫鎳/石墨烯鋰離子電池復(fù)合負極材料的制備方法是按以下步驟進行:
[0082]—、鍍液的配制:首先將70g檸檬酸三鈉及30g乙二胺四乙酸二鈉加入到水中,得到配位劑溶液,然后將配位劑溶液平均分為兩份,一份中加入20g氯化亞錫,得到錫鹽溶液,另一份中加入10g氯化镲,得到其他金屬鹽溶液,再將錫鹽溶液與其他金屬鹽溶液混合,并依次加入20g葡萄糖、2g 3,4-二氧