[0027] 为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
[0028] 实施例1
[0029] 一种锂箔的制备方法,包括如下步骤:
[0030] (1)碳纳米管酸化:将碳纳米管加入混合酸中,加热至70℃,保温2h,过滤、洗涤、干燥后得到酸化后的碳纳米管,所述混合酸由浓硝酸和浓硫酸混合而成;
[0031] (2)纺丝溶液的制备:将步骤(1)酸化后的碳纳米管加入到聚丙烯腈溶液中,超声分散后,得到纺丝溶液备用;
[0032] (3)纺丝成膜:将步骤(2)得到的纺丝溶液进行静电纺丝,得到纳米纤维膜;
[0033] (4)碳化:将所述纳米纤维膜进行碳化,得到纳米碳纤维膜;
[0034] (5)电沉积:以所述纳米碳纤维膜作为阴极,锂金属片作为阳极,浸于电解液进行电沉积反应,即得到所述锂箔。
[0035] 其中,步骤(1)中,所述混合酸由浓硝酸和浓硫酸按质量比1:2.5的比例进行混合而成,所述碳纳米管与混合酸的质量比为1:25。
[0036] 其中,步骤(2)中,所述聚丙烯腈溶液由聚丙烯腈溶于N,N‑二甲基甲酰胺制得,所述酸化后的碳纳米管、聚丙烯腈和N,N‑二甲基甲酰胺的质量比为1:1.5:18。
[0037] 其中,步骤(2)中,所述超声分散的温度为45℃,时间为3h。
[0038] 其中,步骤(3)中,静电纺丝的纺丝电压为25kV,纺丝流速为0.6mL/h,接收距离为12cm。
[0039] 其中,步骤(4)中,碳化的具体操作为:将所述纳米纤维膜置于惰性气体氛围中,以4℃/min的升温速率升温至350℃,保温1h,以9.5℃/min的升温速率升温至1000℃,保温5h。
[0040] 其中,步骤(5)中,电沉积的电流密度为25mA/cm3,电沉积的时间为160min。
[0041] 其中,步骤(5)中,所述电解液由LiPF6和溶剂组成,所述LiPF6的浓度为1mol/L,所述溶剂由1.5wt%的碳酸亚乙烯酯、0.2wt%的十六烷基苯磺酸钠、0.5wt%的聚氧化乙烯、50wt%的EC和47.8wt%的EMC组成 。
[0042] 实施例2
[0043] 一种锂箔的制备方法,包括如下步骤:
[0044] (1)碳纳米管酸化:将碳纳米管加入混合酸中,加热至60℃,保温3h,过滤、洗涤、干燥后得到酸化后的碳纳米管,所述混合酸由浓硝酸和浓硫酸混合而成;
[0045] (2)纺丝溶液的制备:将步骤(1)酸化后的碳纳米管加入到聚丙烯腈溶液中,超声分散后,得到纺丝溶液备用;
[0046] (3)纺丝成膜:将步骤(2)得到的纺丝溶液进行静电纺丝,得到纳米纤维膜;
[0047] (4)碳化:将所述纳米纤维膜进行碳化,得到纳米碳纤维膜;
[0048] (5)电沉积:以所述纳米碳纤维膜作为阴极,锂金属片作为阳极,浸于电解液进行电沉积反应,即得到所述锂箔。
[0049] 其中,步骤(1)中,所述混合酸由浓硝酸和浓硫酸按质量比1:2的比例进行混合而成,所述碳纳米管与混合酸的质量比为1:20。
[0050] 其中,步骤(2)中,所述聚丙烯腈溶液由聚丙烯腈溶于N,N‑二甲基甲酰胺制得,所述酸化后的碳纳米管、聚丙烯腈和N,N‑二甲基甲酰胺的质量比为1:1:15。
[0051] 其中,步骤(2)中,所述超声分散的温度为40℃,时间为4h,碳纳米管在聚丙烯腈溶液具有较好的分散状态。
[0052] 其中,步骤(3)中,静电纺丝的纺丝电压为20kV,纺丝流速为0.5mL/h,接收距离为8cm。
[0053] 其中,步骤(4)中,碳化的具体操作为:将所述纳米纤维膜置于惰性气体氛围中,以3℃/min的升温速率升温至300℃,保温0.5h,以9℃/min的升温速率升温至900℃,保温4h。
[0054] 其中,步骤(5)中,电沉积的电流密度为20mA/cm3,电沉积的时间为120min。
[0055] 其中,步骤(5)中,所述电解液由LiPF6和溶剂组成,所述LiPF6的浓度为0.8mol/L,所述溶剂由1wt%的碳酸亚乙烯酯、0.1wt%的十六烷基苯磺酸钠、0.1wt%的聚氧化乙烯、60wt%的EC和38.8wt%的EMC组成 。
[0056] 实施例3
[0057] 一种锂箔的制备方法,包括如下步骤:
[0058] (1)碳纳米管酸化:将碳纳米管加入混合酸中,加热至80℃,保温1h,过滤、洗涤、干燥后得到酸化后的碳纳米管,所述混合酸由浓硝酸和浓硫酸混合而成;
[0059] (2)纺丝溶液的制备:将步骤(1)酸化后的碳纳米管加入到聚丙烯腈溶液中,超声分散后,得到纺丝溶液备用;
[0060] (3)纺丝成膜:将步骤(2)得到的纺丝溶液进行静电纺丝,得到纳米纤维膜;
[0061] (4)碳化:将所述纳米纤维膜进行碳化,得到纳米碳纤维膜;
[0062] (5)电沉积:以所述纳米碳纤维膜作为阴极,锂金属片作为阳极,浸于电解液进行电沉积反应,即得到所述锂箔。
[0063] 其中,步骤(1)中,所述混合酸由浓硝酸和浓硫酸按质量比1:3的比例进行混合而成,所述碳纳米管与混合酸的质量比为1: 30。
[0064] 其中,步骤(2)中,所述聚丙烯腈溶液由聚丙烯腈溶于N,N‑二甲基甲酰胺制得,所述酸化后的碳纳米管、聚丙烯腈和N,N‑二甲基甲酰胺的质量比为1:2:20。
[0065] 其中,步骤(2)中,所述超声分散的温度为50℃,时间为4h,碳纳米管在聚丙烯腈溶液具有较好的分散状态。
[0066] 其中,步骤(3)中,静电纺丝的纺丝电压为30kV,纺丝流速为0.7mL/h,接收距离为16cm。
[0067] 其中,步骤(4)中,碳化的具体操作为:将所述纳米纤维膜置于惰性气体氛围中,‑5℃/min的升温速率升温至400℃,保温1.5h,以10℃/min的升温速率升温至1100℃,保温6h。
[0068] 其中,步骤(5)中,电沉积的电流密度为30mA/cm3,电沉积的时间为200min。
[0069] 其中,步骤(5)中,所述电解液由LiPF6和溶剂组成,所述LiPF6的浓度为1.2mol/L,所述溶剂由2wt%的碳酸亚乙烯酯、0.3wt%的十六烷基苯磺酸钠、1wt%的聚氧化乙烯、40wt%的EC和56.7wt%的EMC组成 。
[0070] 实施例4
[0071] 本实施例与实施例1的区别在于:
[0072] 其中,步骤(5)中,所述电解液由LiPF6和溶剂组成,所述LiPF6的浓度为1mol/L,所述溶剂由1.5wt%的碳酸亚乙烯酯、0.2wt%的十六烷基苯磺酸钠、50wt%的EC和48.3wt%的EMC组成 。
[0073] 实施例5
[0074] 本实施例与实施例1的区别在于:
[0075] 其中,步骤(5)中,所述电解液由LiPF6和溶剂组成,所述LiPF6的浓度为1mol/L,所述溶剂由1.5wt%的碳酸亚乙烯酯、0.5wt%的聚氧化乙烯、50wt%的EC和48wt%的EMC组成 。
[0076] 对比例1
[0077] 本对比例与实施例1的区别在于:
[0078] 直接将聚丙烯腈溶液进行静电纺丝,得到纳米纤维膜,其他步骤与实施例1雷同。
[0079] 将实施例1‑5和对比例1的锂箔作为负极制成电池,其中正极集流体以镍钴锰酸锂作为活性物质,电解液以六氟磷酸锂为锂盐,碳酸丙烯酯为有机溶剂,在3.0V‑4.5V电压范围内,对电池进行充放电循环,在1C倍率下充放电,记录电池首次放电比容量、经400次循环的厚度膨胀率和容量保持率。
[0080] 记录的数据如下表:
[0081] 放电比容量mAh/g 厚度膨胀率(%) 经400次循环容量保持率(%)实施例1 329.6 74.4 86.8实施例2 301.5 80.3 83.7
实施例3 303.4 79.1 84.1
实施例4 285.8 82.6 80.2
实施例5 287.7 83.7 78.5
对比例1 265.1 105.7 71.1
[0082] 由上表可知,本发明的锂箔作为负极可以有效提高锂电池的容量和循环性能,从实施例1、实施例4和实施例5的对比可知,电沉积时的电解液组成影响锂的沉积形貌,实施例1具有较佳的沉积均匀性,因此容量和循环性能都较好;从实施例1和对比例1的对比可知,锂在没有掺杂碳纳米管的纳米碳纤维膜的沉积均匀性也是较差的,因而容量和循环性能也相应地降低了。
[0083] 上述实施例为本发明较佳的实现方案,除此之外,本发明还可以其它方式实现,在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。