利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及錫銅合金極片的制備領(lǐng)域，具體說是利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池是現(xiàn)有電器或電動工具最主要的電源之一，而為了改善鋰電池的性能、提高負(fù)極的比容量，目前，大多數(shù)生產(chǎn)廠家采用錫負(fù)極材料。然而，在充放電過程中，錫負(fù)極的體積膨脹率較大，長期循環(huán)后會產(chǎn)生粉化現(xiàn)象，導(dǎo)致循環(huán)性能較差。為了解決這些問題，一般采用制備復(fù)合合金作為負(fù)極，如錫銅合金、錫鐵合金等。從制備方法來看，制備錫銅合金具有成本低、操作簡單、容易控制組成及厚度等優(yōu)點，但現(xiàn)有方法制備的錫銅合金質(zhì)量不高、表面性能欠佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明提供一種電化學(xué)性能較好的利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，包括以下步驟:
(1)將塊狀Cu5Sn6熔融；
(2)將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴垂直噴射至高速旋轉(zhuǎn)的滾輪表面；
(3 )流體經(jīng)滾輪甩向霧化室進行霧化；
(4)收集霧化后的錫銅合金粉末；
(5)將粉末壓制成錫銅合金箔片；
(6)再將箔片置于爐中，并通入空氣與氬氣的混合氣體進行燒結(jié)，得到錫銅合金極片。
[0005]作為優(yōu)選，所述滾輪表面開設(shè)有數(shù)個球面凹槽。
[0006]作為優(yōu)選，噴射至滾輪表面的流體流進凹槽，凹槽內(nèi)的流體甩向霧化室。
[0007]作為優(yōu)選，凹槽在滾輪表面的開口直徑為0.5—1mm。
[0008]作為優(yōu)選，流體噴射的質(zhì)量流率為6—8g/s。
[0009]作為優(yōu)選，噴嘴與滾輪之間的垂直距離為0.01—0.1mm。
[0010]作為優(yōu)選，滾輪的直徑為40—50mm，滾輪轉(zhuǎn)速為300_350r/min。
[0011]作為優(yōu)選，箔片的厚度為50—55μπι。
[0012]作為優(yōu)選，燒結(jié)時通入流速為20mL/min的氬氣和空氣的混合氣體，以25°C/min升溫速率由室溫升至400°C，再保溫24h，然后自然冷卻至室溫。
[0013]作為優(yōu)選，氬氣與空氣的體積比為(5—7):1。
[0014]本發(fā)明將噴射的流體通過旋轉(zhuǎn)滾輪的離心力打碎，制得的粉末粒徑均勻，可大大改善錫銅合金極片的電化學(xué)性能；同時采用通入氬氣和空氣的混合氣體進行燒結(jié)，獲得錫銅合金氧化膜極片，進一步提高其性能。
【具體實施方式】
[0015]下面將詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0016]本發(fā)明的利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，其采用以下步驟:
首先將塊狀Cu5Sn6熔融，再將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴垂直噴射至高速旋轉(zhuǎn)的滾輪表面;滾輪表面開設(shè)有數(shù)個球面凹槽，可噴射至滾輪表面的流體流進凹槽，延長流體在表面的停留時間，使其適當(dāng)冷卻，這樣使得凹槽內(nèi)的流體甩向霧化室后的粒度均勻度更好;為了避免流體在表面的停留時間過長，導(dǎo)致粉末粒徑過大，本發(fā)明的凹槽在滾輪表面的開口直徑以0.5—Imm為宜，并應(yīng)保證流體噴射的質(zhì)量流率為6—8g/s、噴嘴與滾輪之間的垂直距離為0.01 — 0.1mm，同時采用的滾輪直徑為40—50mm，滾輪轉(zhuǎn)速為300-350r/min;甩向霧化室的顆粒在保護氣氛下進行霧化;再收集霧化后的錫銅合金粉末;隨后將粉末壓制成50—55μm厚錫銅合金箔片;最后將箔片置于爐中，燒結(jié)時通入流速為20mL/min的氬氣和空氣的混合氣體，其中氬氣與空氣體積比以(5—7):1為宜，并采用以25°C/min升溫速率由室溫升至4000C，再保溫24h，然后自然冷卻至室溫，從而得到錫銅合金氧化膜極片。
[0017]實施例1
將塊狀Cu5Sn6熔融，再將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴垂直噴射至旋轉(zhuǎn)的具有凹槽的滾輪表面;其中凹槽在滾輪表面的開口直徑為0.5 _、流體噴射的質(zhì)量流率為6g/s、噴嘴與滾輪之間的垂直距離為0.01mm、滾輪直徑為40mm，滾輪轉(zhuǎn)速為300r/min;隨后收集霧化室的粉末，經(jīng)分析所有粒徑的直徑均在15—23μπι之間，并將粉末壓制成50μπι厚的錫銅合金箔片;然后將箔片置于爐中燒結(jié)，燒結(jié)時通入流速為20mL/min的氬氣和空氣的混合氣體，其中氬氣與空氣體積比以5:1為宜，并采用以25°〇/1^11升溫速率由室溫升至4001，再保溫2411，然后自然冷卻至室溫，從而得到錫銅合金氧化膜極片。將該極片組裝成電池后，進行循環(huán)充放電測試得到:首次放電容量1569 mAh/g，經(jīng)40個循環(huán)充放電后，放電容量為642mAh/g，經(jīng)140個循環(huán)充放電后，放電容量仍保持426mAh/g。
[0018]實施例2
將塊狀Cu5Sn6熔融，再將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴垂直噴射至旋轉(zhuǎn)的具有凹槽的滾輪表面;其中凹槽在滾輪表面的開口直徑為0.7 mm、流體噴射的質(zhì)量流率為7g/s、噴嘴與滾輪之間的垂直距離為0.05mm、滾輪直徑為45mm，滾輪轉(zhuǎn)速為320r/min;隨后收集霧化室的粉末，經(jīng)分析所有粒徑的直徑均在11 一 18μπι之間，并將粉末壓制成50μπι厚的錫銅合金箔片;然后將箔片置于爐中燒結(jié)，燒結(jié)時通入體積比為6:1的氬氣與空氣的混合氣體，且流速為20mL/min，以25°C/min升溫速率由室溫升至400°C，再保溫24h，然后自然冷卻至室溫，從而得到錫銅合金極片。將該極片組裝成電池后，進行循環(huán)充放電測試得到:首次放電容量1647mAh/g，經(jīng)40個循環(huán)充放電后，放電容量為758mAh/g，經(jīng)140個循環(huán)充放電后，放電容量仍保持543mAh/g。
[0019]實施例3
將塊狀Cu5Sn6熔融，再將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴垂直噴射至旋轉(zhuǎn)的具有凹槽的滾輪表面;其中凹槽在滾輪表面的開口直徑為1.0 _、流體噴射的質(zhì)量流率為8g/s、噴嘴與滾輪之間的垂直距離為0.1mm、滾輪直徑為42mm，滾輪轉(zhuǎn)速為350r/min;隨后收集霧化室的粉末，經(jīng)分析所有粒徑的直徑均在11一22μπι之間，并將粉末壓制成55μπι厚的錫銅合金箔片;然后將箔片置于爐中燒結(jié)，燒結(jié)時通入體積比為7:1的氬氣與空氣的混合氣體，且流速為20mL/min，以25°C/min升溫速率由室溫升至400°C，再保溫24h，然后自然冷卻至室溫，從而得到錫銅合金極片。將該極片組裝成電池后，進行循環(huán)充放電測試得到:首次放電容量1632mAh/g，經(jīng)40個循環(huán)充放電后，放電容量為652mAh/g，經(jīng)140個循環(huán)充放電后，放電容量仍保持487mAh/g。
[0020]以上對本發(fā)明實施例所提供的技術(shù)方案進行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例，在【具體實施方式】以及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，包括以下步驟: (1)將塊狀Cu5Sn6熔融; (2)將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴垂直噴射至高速旋轉(zhuǎn)的滾輪表面； (3 )流體經(jīng)滾輪甩向霧化室進行霧化； (4)收集霧化后的錫銅合金粉末； (5)將粉末壓制成錫銅合金箔片； (6)再將箔片置于爐中，并通入空氣與氬氣的混合氣體進行燒結(jié)，得到錫銅合金極片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，其特征在于:所述滾輪表面開設(shè)有數(shù)個球面凹槽。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，其特征在于:噴射至滾輪表面的流體流進凹槽，凹槽內(nèi)的流體甩向霧化室。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，其特征在于:凹槽在滾輪表面的開口直徑為0.5一1_。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，其特征在于:流體噴射的質(zhì)量流率為6—8g/s。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，其特征在于:噴嘴與滾輪之間的垂直距離為0.0l—0.1mm。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，其特征在于:滾輪的直徑為40—50mm，滾輪轉(zhuǎn)速為300_350r/min。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，其特征在于:箔片的厚度為 50—55μηι。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，其特征在于:燒結(jié)時通入流速為20mL/min的氬氣和空氣的混合氣體，以25°C/min升溫速率由室溫升至400°C，再保溫24h，然后自然冷卻至室溫。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，其特征在于:氬氣與空氣的體積比為(5—7):1。
【專利摘要】本發(fā)明涉及錫銅合金極片的制備領(lǐng)域，具體是利用合金粉末制備錫銅合金極片的方法，包括將塊狀Cu5Sn6熔融；將熔融的Cu5Sn6流體通過噴嘴垂直噴射至高速旋轉(zhuǎn)的滾輪表面；流體經(jīng)滾輪甩向霧化室進行霧化；收集霧化后的錫銅合金粉末；將粉末壓制成錫銅合金箔片；再將箔片置于爐中，并通入空氣與氬氣的混合氣體進行燒結(jié)，得到錫銅合金極片。本發(fā)明將噴射的流體通過旋轉(zhuǎn)滾輪的離心力打碎，制得的粉末粒徑均勻，可大大改善錫銅合金極片的電化學(xué)性能；同時采用通入氬氣和空氣的混合氣體進行燒結(jié)，獲得錫銅合金氧化膜極片，進一步提高其性能。
【IPC分類】H01M4/1395, H01M4/38
【公開號】CN105529437
【申請?zhí)枴緾N201610053660
【發(fā)明人】易鑒榮, 林荔琍, 唐臻, 吳堅, 林荔珊
【申請人】柳州豪祥特科技有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2016年1月27日