(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 103208616 A (43)申请公布日 2013.07.17 |
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(21)申请号 CN201310069942.0
(22)申请日 2013.03.05
(71)申请人 浙江大学
地址 310027 浙江省杭州市西湖区浙大路38号
(72)发明人 张辉 刘杰 杜宁 杨德仁
(74)专利代理机构 杭州天勤知识产权代理有限公司
代理人 胡红娟
(51)Int.CI
H01M4/38
B82Y40/00
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种水溶性模板法合成功能层包覆泡沫金属的一维中空纳米纺锤结构的方法，以水溶性物质作为模板剂，在泡沫金属表面包覆一层厚度可控的材料，去除水溶性模板剂，最终形成不同材料包覆泡沫金属的一维中空纳米纺锤结构。这种中空结构消除了Li插入/脱出过程的应力，极大的改善了电极材料的循环性能。本发明方法中，水溶性的模板在去除的过程中简单环保，并且通过功能层形成过程中的参数设定可以得到不同厚度的材料，进而可以对不同厚度材料的锂离子电池性能进行深入的研究。 | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.水溶性模板法合成功能层包覆泡沫金属的一维中空纳米纺锤结构 的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将一维纳米纺锤结构的水溶性模板剂分散在溶剂中，将得到的 水溶性模板剂溶液滴加在泡沫金属上，烘干；
（2）在步骤（1）烘干后的泡沫金属表面通过磁控溅射方法形成功能 层，得到夹有一维纳米纺锤结构的水溶性模板剂的复合结构；
（3）将步骤（2）得到的夹有一维纳米纺锤结构的水溶性模板剂的复 合结构溶于水
溶液中，去除水溶性模板剂，即得到功能层包覆泡沫金属的 一维中空纳米纺锤结构。
2.如权利要求1所述的水溶性模板法合成功能层包覆泡沫金属的一 维中空纳米纺锤结构的方法，其特征在于，所述的水溶性模板剂为Na<sub>2</sub>SiF<sub>6</sub>或NaF。
3.如权利要求1所述的水溶性模板法合成功能层包覆泡沫金属的一 维中空纳米纺锤结构的方法，其特征在于，所述的泡沫金属为泡沫铜或泡 沫镍。
4.如权利要求1所述的水溶性模板法合成功能层包覆泡沫金属的一 维中空纳米纺锤结构的方法，其特征在于，形成所述的功能层的材料为硅、 氧化亚钴或二氧化锡。
5.如权利要求1所述的水溶性模板法合成功能层包覆泡沫金属的一 维中空纳米纺锤结构的方法，其特征在于，所述的磁控溅射的溅射功率为 60～120W，溅射时间15分钟～1小时。
说 明 书
<p>技术领域
本发明涉及纳米材料科学领域，尤其涉及一种水溶性模板法合成功能 层包覆泡沫金属的一维中空纳米纺锤结构的方法。
背景技术
纳米材料由于较小的尺寸，较大的比表面积，特殊的物理化学性能， 用之于储锂方面显示了较大的优势。大量研究表明，当电极材料的尺寸降 到纳米以下时，由于动力学因素使不能储锂的材料也显示了较高的电化学 活性。
在锂电池中，纳米尺度的电极材料能够有效的缓解在脱/嵌锂过程中产 生的体积膨胀，也能够降低材料因内部应力而造成的电极材料的粉化，使 得电极材料获得高的比容量以及稳定循环性能。
利用一维中空纳米结构作为锂电池的电极材料，除了具有上述纳米结 构的普遍优势外，
还具有自身的特点。首先，一维中空纳米结构电极材料 在径向上具有较短的锂离子和电子的传输长度，有利于获得较高的倍率性 能。其次，一维中空纳米结构电极材料能够有效释放在脱/嵌锂过程中产生 的应力，增加电池的稳定性，并保持纳米结构材料较大的比表面积等优势， 这有利于获得较好的循环性能和较高的比容量。
目前，一维中空纳米结构的合成主要是采用模板法，比如氧化铝模板。 这些方法在制备模板时过程复杂、成本较高，而后模板往往又很难去除， 并且产量低，因而限制了一维中空纳米结构材料的大量生产和应用。
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