CN113991194B - 一种液态金属改性二维硅氧烯负极及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂电池技术领域，涉及一种液态金属改性二维硅氧烯负极及其制备方法与应用，所述二维硅氧烯负极极片上涂覆液态金属层。通过在二维硅氧烯负极极片表面负载液态金属层，极大的提高了电子电导率，改善了活性物质从集流体脱落的问题。

Description

一种液态金属改性二维硅氧烯负极及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，涉及一种液态金属改性二维硅氧烯负极及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
硅在循环过程中发生较大的体积膨胀，导致活性物质从集流体上脱落和破碎，电化学接触变差，从而造成不稳定的固态电解质界面；低的离子和电子电导率严重限制了锂离子和电子的扩散。这些都将导致硅基负极的锂离子电池阻抗较大，容量迅速衰减和低的倍率性能。为了解决上述问题，开展了很多的研究，其中将硅纳米化被认为是一种有效的解决方案。硅氧烯是一种纳米化的二维硅基材料，其二维结构可以有效的解决硅在循环过程中体积膨胀的问题，但仍存在导电性差的特性。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种液态金属改性二维硅氧烯负极及其制备方法与应用，通过在二维硅氧烯负极极片表面负载液态金属层，极大的提高了电子电导率，改善了活性物质从集流体脱落的问题。
具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：
在本发明的第一方面，一种液态金属改性二维硅氧烯负极，所述二维硅氧烯负极极片上涂覆液态金属层。
在本发明的第二方面，一种锂离子电池，包括所述的液态金属改性二维硅氧烯负极。
在本发明的第三方面，一种液态金属改性二维硅氧烯负极的制备方法，包括：将二维硅氧烯材料与导电剂、粘结剂按一定的比例混合后涂覆于集流体上，烘干；将液态金属涂覆于烘干的硅氧烯负极极片表面；将涂覆好的极片进行加热。
在本发明的第四方面，所述的液态金属改性二维硅氧烯负极和/或所述的锂离子电池和/或所述的制备方法在电动车领域中的应用。
本发明一个或多个实施例具有以下有益效果：
(1)液态金属由于低熔点、自愈合、高导电性的特性，将其涂覆于硅氧烯负极极片表面可以通过加热使液态金属渗入硅氧烯负极中提高其电子电导率，提高锂离子和电子的扩散；并且液态金属可以与铜箔形成合金提高硅基负极与集流体之间的附着力，改善了活性物质从集流体脱落的问题。
(2)具体的方法通过简单的液态金属涂覆在硅氧烯负极极片表面，并经过加热使其渗入内部的制备，有利于大规模的生产。
(3)液态金属容易与铜集流体形成合金化，从而增加附着力，使硅氧烯负极材料不易从铜集流体上脱落。
(4)液态金属涂覆硅氧烯负极材料，提高的负极材料的循环性能，延长电池的寿命。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1为对比例1制备的样品扫描电子显微镜图片；
图2为实施例1制备的样品扫描电子显微镜图片；
图3为实施例1制备的样品横截面的扫描电子显微镜图片；
图4为实施例1制备的液态金属改性硅氧烯负极的锂电池的循环测试图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
目前，二维硅氧烯负极仍存在导电性差的特性，由于硅氧烯容易氧化且理论比容量低于硅，导致二维硅氧烯存在被氧化成氧化硅而导致性能不稳定和比容量低的特定问题，这对于提高锂电池的电化学性能是极为不利的。为此，本发明提供了一种液态金属改性二维硅氧烯负极及其制备方法与应用。
在本发明的一种或多种实施例中，一种液态金属改性二维硅氧烯负极，所述二维硅氧烯负极极片上涂覆液态金属层。具有高的电子电导率的液态金属和低体积膨胀的二维硅氧烯负极材料的协同优势，在改善硅氧烯氧化的同时也提高了硅氧烯负极的放电比容量，并且液态金属修饰了硅氧烯导电性差的问题，进一步的提高锂离子电池负极材料的电化学性能。
其中，所述液态金属选自镓、镓锌合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金；优选的，为镓铟锡锌合金。液态金属具有低熔点、自愈合、高导电性的特性，该液态金属渗入二维硅氧烯负极中能够提高其电子电导率。
在本发明的一种或多种实施例中，一种锂离子电池，包括所述的液态金属改性二维硅氧烯负极。基于该液态金属改性二维硅氧烯负极的锂离子电池，具有更加稳定的电化学循环性能和电化学活性。
该锂离子电池还包括集流体、正极、电解液和隔膜，电池内部填充有电解液；进一步地，所述正极选自LiMn2O4、LiCoO2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.5Mn1.5O4、LiFePO4中的任意一种；进一步地，所述电解液为脂类电解液或醚类电解液；进一步地，所述隔膜选自PE隔膜、PP隔膜、玻璃纤维隔膜；优选的，为PE隔膜。
当电解液为EC/DEC＝1:1中含有5wt％FEC的硅碳电解液，正极为LiNi0.5Mn1.5O4时构建的锂离子电池存在严重的二维硅从集流体中脱落导致循环性能变差，阻抗增大的问题，然而，发明人发现，基于上述液态金属改性二维硅氧烯负极能够极大地解决这个问题，锂离子电池能够最大程度的发挥电池性能，具有高安全、长寿命的优势。
在本发明的一种或多种实施例中，一种液态金属改性二维硅氧烯负极的制备方法，包括：将二维硅氧烯材料与导电剂、粘结剂按一定的比例混合后涂覆于集流体上，烘干；将液态金属涂覆于烘干的硅氧烯负极极片表面；将涂覆好的极片进行加热。
其中，所述导电剂选自Super-p，乙炔黑，科琴黑中的一种。粘结剂为CMC、PAA、PVDF中的任意一种。
通过加热，有助于液态金属渗入二维硅氧烯负极中，提高附着力，进一步地，所述加热的温度为60-120℃；加热的时间为12-24h。
在制备过程中，所述集流体选自铜箔、铜网、泡沫铜、碳布中的任意一种。为了提高锂离子电池的电化学活性，所述的二维硅氧烯材料在集流体上的负载量为0.1-3mg/cm2，过多的二维硅氧烯会导致在活性物质在电化学循环过程中脱落。为了在提高二维硅氧烯导电性的同时，获得较为稳定的锂离子电池电化学性能，所述的涂覆液态金属其质量分数为总质量的10％-70％。
对于二维硅氧烯可以是购买的成品，也可以是通过特定的方法制备得到的，所述二维硅氧烯材料的制备方法包括：将硅钙合金加入NaOH溶液中搅拌一定时间后清洗烘干；随后将烘干的粉末缓慢加入HCl溶液中搅拌及超声处理后，抽滤并用去离子水多次洗涤干燥后得到硅氧烯粉末。
进一步地，所述NaOH溶液的浓度为1-4mol/L，优选的，为2mol/L；所述HCl溶液的浓度为3-7mol/L，优选的，为5mol/L。
或，所述利用液态金属提高硅氧烯负极的锂离子电池制备方法，包括在硅氧烯负极片上涂覆镓基液态金属层，并在高温下加热，让后再惰性气氛中将该负极与锂电池所需部件共同组装成液态电池，即得。所述的惰性气氛包括氩气、氦气、氢氦混合气体等中的任意一种，其水分含量小于1ppm，氧含量小于1ppm。所述的液态电池的类型为半电池或全电池。金属锂负极为锂箔、锂片、锂块、锂粉、锂带、锂合金中的任意一种。
在本发明的一种或多种实施例中，所述的液态金属改性二维硅氧烯负极和/或所述的锂离子电池和/或所述的制备方法在电动车领域中的应用。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
将二维硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80℃下烘干得到硅氧烯负极极片。将镓铟锡锌液态金属涂覆于得到的硅氧烯负极表面，并在真空烘箱中80℃下加热12h，得到液态金属改性的硅基负极极片，其扫描电子显微镜图片如图1所示。
将上述合成的液态金属改性的硅氧烯负极、金属锂片、电解液以及电池正负极壳在惰性气氛下层堆叠组装，然后封口，组装成2032型扣式电池，其循环测试图如图2所示。
图1展示了制备的硅氧烯负极极片的扫描电子显微镜图片，图片中硅氧烯活性物质与炭黑和粘结剂混合。
图2展示了硅氧烯负极上涂覆了一层镓铟锡锌液态金属的扫描电子显微镜图片，图片中可以看出与液态金属较为平整的涂覆在极片上，与图一有明显的区别。
图3展示了硅氧烯负极上涂覆了一层镓铟锡锌液态金属的界面扫描电子显微镜图片，从截面中可以看出液态金属渗入硅基材料内部，并且与铜箔接触紧密。
图4展示了将制备好的液态金属涂覆的硅氧烯极片组装成的2032型扣式电池的循环性能测试，并与对比例中未进行液态金属涂覆和涂覆后未加热的极片进行了对比。从图中可以看出实例一中的电池在循环700周之后仍有618mAh/g的放电比容量，而对比例中的电池只剩下478mAh/g的放电比容量。
实施例2
将硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80℃下烘干得到硅氧烯负极极片。将镓液态金属涂覆于得到的硅氧烯负极表面，并在真空烘箱中80℃下加热12h，得到液态金属改性的硅基负极极片。
将上述合成的液态金属改性的硅氧烯负极、金属锂片、电解液以及电池正负极壳在惰性气氛下层堆叠组装，然后封口，组装成2032型扣式电池。
实施例3
将硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80℃下烘干得到硅氧烯负极极片。将镓锌液态金属涂覆于得到的硅氧烯负极表面，并在真空烘箱中80℃下加热12h，得到液态金属改性的硅基负极极片。
将上述合成的液态金属改性的硅氧烯负极、金属锂片、电解液以及电池正负极壳在惰性气氛下层堆叠组装，然后封口，组装成2032型扣式电池。
实施例4
将硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80℃下烘干得到硅氧烯负极极片。将镓铟锡液态金属涂覆于得到的硅氧烯负极表面，并在真空烘箱中80℃下加热12h，得到液态金属改性的硅基负极极片。
将上述合成的液态金属改性的硅氧烯负极、金属锂片、电解液以及电池正负极壳在惰性气氛下层堆叠组装，然后封口，组装成2032型扣式电池。
实施例5
将硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80℃下烘干得到硅氧烯负极极片。将镓铟锡锌液态金属涂覆于得到的硅氧烯负极表面，并在真空烘箱中100℃下加热12h，得到液态金属改性的硅基负极极片
实施例6
将硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80℃下烘干得到硅氧烯负极极片。将镓液态金属涂覆于得到的硅氧烯负极表面，并在真空烘箱中100℃下加热12h，得到液态金属改性的硅基负极极片。
将上述合成的液态金属改性的硅氧烯负极、金属锂片、电解液以及电池正负极壳在惰性气氛下层堆叠组装，然后封口，组装成2032型扣式电池。
实施例7
将硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80℃下烘干得到硅氧烯负极极片。将镓锌液态金属涂覆于得到的硅氧烯负极表面，并在真空烘箱中100℃下加热12h，得到液态金属改性的硅基负极极片。
将上述合成的液态金属改性的硅氧烯负极、金属锂片、电解液以及电池正负极壳在惰性气氛下层堆叠组装，然后封口，组装成2032型扣式电池。
实施例8
将硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80℃下烘干得到硅氧烯负极极片。将镓铟锡液态金属涂覆于得到的硅氧烯负极表面，并在真空烘箱中100℃下加热12h，得到液态金属改性的硅基负极极片。
将上述合成的液态金属改性的硅氧烯负极、金属锂片、电解液以及电池正负极壳在惰性气氛下层堆叠组装，然后封口，组装成2032型扣式电池。
实施例9
将硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80℃下烘干得到硅氧烯负极极片。将镓铟锡锌液态金属涂覆于得到的硅氧烯负极表面，并在真空烘箱中120℃下加热12h，得到液态金属改性的硅基负极极片
实施例10
将硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80℃下烘干得到硅氧烯负极极片。将镓液态金属涂覆于得到的硅氧烯负极表面，并在真空烘箱中120℃下加热12h，得到液态金属改性的硅基负极极片。
将上述合成的液态金属改性的硅氧烯负极、金属锂片、电解液以及电池正负极壳在惰性气氛下层堆叠组装，然后封口，组装成2032型扣式电池。
实施例11
将硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80℃下烘干得到硅氧烯负极极片。将镓锌液态金属涂覆于得到的硅氧烯负极表面，并在真空烘箱中120℃下加热12h，得到液态金属改性的硅基负极极片。
将上述合成的液态金属改性的硅氧烯负极、金属锂片、电解液以及电池正负极壳在惰性气氛下层堆叠组装，然后封口，组装成2032型扣式电池。
实施例12
将硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80℃下烘干得到硅氧烯负极极片。将镓铟锡液态金属涂覆于得到的硅氧烯负极表面，并在真空烘箱中120℃下加热12h，得到液态金属改性的硅基负极极片。
将上述合成的液态金属改性的硅氧烯负极、金属锂片、电解液以及电池正负极壳在惰性气氛下层堆叠组装，然后封口，组装成2032型扣式电池。
对比例1
将硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80摄氏度下烘干得到硅氧烯负极极片。不涂抹液态金属。
将上述合成的硅氧烯负极、金属锂片、电解液以及电池正负极壳在惰性气氛下层堆叠组装，然后封口，组装成2032型扣式电池。
对比例2
将硅氧烯粉末与super-P及粘结剂按6:2:2的比例研磨并混合均匀。搅拌均匀后将其涂覆于铜集流体上后，在真空烘箱80℃下烘干得到硅氧烯负极极片。将镓铟锡锌液态金属涂覆于得到的硅氧烯负极表面不加热，得到液态金属涂覆于表面的硅基负极极片。
将上述合成的液态金属改性的硅氧烯负极、金属锂片、电解液以及电池正负极壳在惰性气氛下层堆叠组装，然后封口，组装成2032型扣式电池。
从图4的循环性能中可以看出对比例1中的电池性能由于电导率低导致大电流开始循环时容量非常低，随着循环的进行，活性物质逐渐活化，容量才逐渐达到正常值。但对比例2中的电池由于液态金属涂覆在上面提高的电导率和液态金属提高部分容量，所以起始的放电比容量为500mAh/g左右。但由于没有经过加热使液态金属渗入内部与铜箔形成合金，导致两个对比例的循环性能较差，容量衰减明显地快于实施例1。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种液态金属改性二维硅氧烯负极，其特征是，所述二维硅氧烯负极极片上涂覆液态金属层；
所述液态金属选自镓、镓锌合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金；
所述的涂覆液态金属其质量分数为总质量的10％-70％。
2.如权利要求1所述的一种液态金属改性二维硅氧烯负极，其特征是，所述液态金属为镓铟锡锌合金。
3.一种锂离子电池，其特征是，包括权利要求1或2所述的液态金属改性二维硅氧烯负极。
4.如权利要求3所述的一种锂离子电池，其特征是，还包括正极、电解液和隔膜。
5.如权利要求4所述的一种锂离子电池，其特征是，所述正极选自LiMn2O4、LiCoO2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.5Mn1.5O4、LiFePO4中的任意一种。
6.如权利要求4所述的一种锂离子电池，其特征是，所述电解液为脂类电解液或醚类电解液。
7.如权利要求4所述的一种锂离子电池，其特征是，所述隔膜选自PE隔膜、PP隔膜、玻璃纤维隔膜。
8.一种液态金属改性二维硅氧烯负极的制备方法，其特征是，包括：将二维硅氧烯材料与导电剂、粘结剂按一定的比例混合后涂覆于集流体上，烘干；将液态金属涂覆于烘干的硅氧烯负极极片表面；将涂覆好的极片进行加热；
所述液态金属选自镓、镓锌合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金；
所述的涂覆液态金属其质量分数为总质量的10％-70％。
9.如权利要求8所述的一种液态金属改性二维硅氧烯负极的制备方法，其特征是，所述导电剂选自导电炭黑、Super-p，乙炔黑，科琴黑中的一种；
所述粘结剂为CMC、PAA、PVDF中的任意一种；
所述加热的温度为60-120℃；加热的时间为12-24h。
10.如权利要求8所述的一种液态金属改性二维硅氧烯负极的制备方法，其特征是，所述集流体选自铜箔、铜网、泡沫铜、碳布中的任意一种。
11.如权利要求8所述的一种液态金属改性二维硅氧烯负极的制备方法，其特征是，所述二维硅氧烯材料的制备方法包括：将硅钙合金加入NaOH溶液中搅拌一定时间后清洗烘干；随后将烘干的粉末缓慢加入HCl溶液中搅拌及超声处理后，抽滤并用去离子水多次洗涤干燥后得到硅氧烯粉末。
12.如权利要求8所述的一种液态金属改性二维硅氧烯负极的制备方法，其特征是，所述的二维硅氧烯材料在集流体上的负载量为0.1-3mg/cm2；所述的涂覆液态金属其质量分数为总质量的10％-70％。
13.权利要求1或2所述的液态金属改性二维硅氧烯负极或权利要求3所述的锂离子电池或权利要求8-12任一所述的制备方法在电动车领域中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114684824B (zh) * 2022-03-14 2022-11-11 浙江大学温州研究院 一种用于锌基液流电池的磺酸基团功能化硅氧烯及其制备方法
CN114597581B (zh) * 2022-03-15 2023-07-21 山东大学 一种改性隔膜、制备方法及在锂离子电池中的应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108448066A (zh) * 2018-03-22 2018-08-24 中国科学院合肥物质科学研究院 一种无粘合剂、无导电添加剂的近室温镓基液态金属-硅复合负极的制备方法
CN110061190A (zh) * 2018-05-31 2019-07-26 南方科技大学 液态金属基自愈合锂电负极及制备方法和锂离子电池
CN110752375A (zh) * 2019-10-31 2020-02-04 山东大学 利用液态金属抑制锂枝晶生长的锂电池及其制备方法和应用
CN111755699A (zh) * 2020-07-08 2020-10-09 山东大学 一种高稳定长寿命金属锂负极材料及其制备方法与应用
CN112054176A (zh) * 2020-09-10 2020-12-08 北京航空航天大学 一种自修复锂离子电池负极材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108448066A (zh) * 2018-03-22 2018-08-24 中国科学院合肥物质科学研究院 一种无粘合剂、无导电添加剂的近室温镓基液态金属-硅复合负极的制备方法
CN110061190A (zh) * 2018-05-31 2019-07-26 南方科技大学 液态金属基自愈合锂电负极及制备方法和锂离子电池
CN110752375A (zh) * 2019-10-31 2020-02-04 山东大学 利用液态金属抑制锂枝晶生长的锂电池及其制备方法和应用
CN111755699A (zh) * 2020-07-08 2020-10-09 山东大学 一种高稳定长寿命金属锂负极材料及其制备方法与应用
CN112054176A (zh) * 2020-09-10 2020-12-08 北京航空航天大学 一种自修复锂离子电池负极材料及其制备方法

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