正极极片及其制备方法、电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116014062A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202310233592.0(22)申请日2023.03.03(71)申请人中国农业大学地址100094北京市海淀区圆明园西路2号(72)发明人王学进徐琪赵云秦焰芳(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201专利代理师徐章伟(51)Int.Cl.H01M4/04(2006.01)H01M10/36(2010.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称正极极片及其制备方法、电池(57)摘要本发明公开了正极极片及其制备方法、电池。该制备正极极片的方法包括：采用磁控溅射法和/或脉冲激光溅射法对金属钒靶材进行溅射，以便在导电衬底上沉积氧化钒膜，得到正极极片。该方法不仅制备工艺简单、适用于大规模工业化生产，而且可以制备得到电化学稳定性较好、比容量较高的正极极片，适用范围广泛。CN116014062ACN116014062A权利要求书1/2页1.一种制备正极极片的方法，其特征在于，包括：采用磁控溅射法和/或脉冲激光溅射法对金属钒靶材进行溅射，以便在导电衬底上沉积氧化钒膜，得到正极极片。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：在本底真空度下向溅射设备的真空室内通入溅射气体和氧气，通过控制反应过程中的氧分压和/或反应温度，调节在所述导电衬底上形成的氧化钒膜的物相组成。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述本底真空度不大于4×10‑3Pa，可选不大于7×10‑4Pa；任选地，所述溅射气体为氩气；任选地，所述反应温度为25～500℃，可选为100～500℃；任选地，所述溅射气体的纯度不小于99.99％，所述氧气的纯度不小于99.99％；任选地，向所述真空室内通入所述溅射气体和所述氧气，控制所述真空室内的总气压为0.1～2Pa、所述氧分压为1～10％，可选地，控制所述氧分压为2～5％。4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述导电衬底包括金属片和/或导电玻璃；任选地，所述导电衬底的厚度不大于5mm；任选地，所述金属钒靶材的纯度不小于99.99％；任选地，所述氧化钒膜包括V6O13、V2O5、V4O7和VO2中的至少之一；任选地，所述氧化钒膜的厚度不小于100nm，可选不小于200nm；任选地，所述导电衬底为金属材料、聚合物材料或无机材料；任选地，在所述导电衬底的至少一个表面上沉积所述氧化钒膜。5.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，采用所述磁控溅射法在所述导电衬底上沉积氧化钒膜时，满足以下条件中的至少之一：功率密度为1～3W/cm2、所述金属钒靶材与所述导电衬底之间的距离为40～150mm、溅射时长为0.5～10h；或者，采用所述脉冲激光溅射法在所述导电衬底上沉积氧化钒膜时，满足以下条件中的至少之一：能量密度为1～2J/cm2、频率为3～8Hz、所述金属钒靶材与所述导电衬底之间的距离为40～70mm。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述导电衬底上沉积氧化钒膜之前还包括：对所述靶材进行预溅射处理；任选地，对所述靶材进行所述预溅射处理的时长为10～30min。7.根据权利要求2或6所述的方法，满足下列条件中的至少之一：控制所述反应温度为450～500℃、所述氧分压为3～4％，以便得到包括V2O5、V6O13、VO2中的至少之一的氧化钒膜；控制所述反应温度为300～400℃、所述氧分压为3～4％，以便得到包括V6O13和/或V2O5的氧化钒膜；控制所述反应温度为300～400℃、所述氧分压为2～2.5％，以便得到包括V4O7和/或V2O5的氧化钒膜；控制所述反应温度为180～250℃、所述氧分压为3～4％，以便得到包括VO2的氧化钒膜。8.一种采用权利要求1～7中任一项所述的方法制备得到的正极极片。9.一种电池，其特征在于，包括权利要求8所述的正极极片，和/或采用权利要求1～7中2CN116014062A权利要求书2/2页任一项所述的方法制备得到的正极极片。10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述电池为水系锌离子电池或铝离子电池；任选地，所述电池为纽扣电池、叠片电池或卷绕电池。3CN116014062A说明书1/8页正极极片及其制备方法、电池技术领域[0001]本发明属于电池领域，具体而言，涉及正极极片及其制备方法、电池。背景技术[0002]当下，储能电池行业飞速发展，传统锂离子电池安全性较差、成本较高，阻碍了其商业应用。因此，制备兼具高电化学性能、环境友好、低成本的储能电池尤为重要。其中，水系锌离子电池由于其制作成本较低、能量密度较高、稳定性能较好、安全性能较高、锌储量丰富等优点，成为替代锂离子电池的最有前途的候选者