一種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(shuō)是一種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(dòng)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(guò)程中，錫負(fù)極的體積膨脹率較大，長(zhǎng)期循環(huán)后會(huì)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(wèn)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(lái)看，用電解法制備錫銅合金具有成本低、操作簡(jiǎn)單、容易控制組成及厚度等優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)有的電解合成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(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種電化學(xué)性能較好的制備錫銅合金極片的方法。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種制備錫銅合金極片的方法，包括以下步驟:
(1)將銅箔表面除油，再依次進(jìn)行水洗、活法、水洗；
(2)以金屬錫片為陽(yáng)極、上述銅箔為陰極在具有電解液的電解槽中進(jìn)行電解；
(3)待銅箔上有鍍有一層錫膜層后，取出銅箔，得到錫銅膜極片；
(4)再將錫銅膜極片置于爐中，并通入空氣與氬氣的混合氣體進(jìn)行燒結(jié)，得到錫銅合金極片。
[0005]作為優(yōu)選，步驟(I)中除油時(shí)先采用堿除油，再采用電化學(xué)除油。
[0006]作為優(yōu)選，堿除油時(shí)采用50—70g/LNa0H、20—40g/L Na2C03、30—50g/L Na3P〇4、
0.5mol/L表面活性劑的溶液，溫度保持60—70°C。
[0007]作為優(yōu)選，電化學(xué)除油時(shí)采用35—55g/LNaOH、20—40g/L Na2⑶3、20—40g/LNa3PO4的溶液，電流密度為3—10A/dm2，溫度保持60—70°C。
[0008]作為優(yōu)選，步驟(I)中的活化處理在室溫下進(jìn)行，采用30-80g/L分析純鹽酸。
[0009]作為優(yōu)選，步驟(2)中的銅箔厚度40—45μπι，電解液由50—70g/L Na2SnO3.3^0、10—20g/L Na0H、25—35g/L CH 3 COONa組成，電解槽電壓為I.4ν，電流密度為0.5A/dm2。
[0010]作為優(yōu)選，錫膜層的厚度達(dá)到90—IlOnm后取出銅箔。
[0011]作為優(yōu)選，燒結(jié)時(shí)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 V，再保溫24h，然后自然冷卻至室溫。
[0012]作為優(yōu)選，氬氣與空氣的體積比為(5—7):1。
[0013]本發(fā)明由50—70g/L50—70g/L Na2SnO3.3^0、10—20g/L Na0H、25—35g/L CH3 COONa組成的電解液，使的銅箔上鍍有一層錫膜，不僅可提高極片的循環(huán)性能，從而大大改善錫銅合金極片的電化學(xué)性能;而且采用通入氬氣和空氣的混合氣體進(jìn)行燒結(jié)，獲得錫銅合金氧化膜極片，進(jìn)一步提高其性能。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0015]本發(fā)明的制備錫銅合金極片的方法，包括以下步驟:
首先，將銅箔表面除油，再依次進(jìn)行水洗、活法、水洗;除油時(shí)先采用堿除油，再采用電化學(xué)除油。堿除油時(shí)，添加表面活性劑可以去除鋼帶表面易于除去的油污；電化學(xué)除油與堿性化學(xué)除油相似，但其主要依靠電解作用強(qiáng)化除油效果，電化學(xué)除油比堿除油更有效，速度更快，除油更徹底;堿除油與電化學(xué)除油相比可節(jié)約用電。
[0016]堿除油時(shí)采用50—70g/LNa0H、20—40g/L Na2C03、30—50g/L Na3P04、0.5mol/L表面活性劑的溶液，溫度保持60—70°C;電化學(xué)除油時(shí)采用35—55g/L NaOH、20—40g/LNa2C03、20—40g/L Na3PO4的溶液，電流密度為3—10A/dm2，溫度保持60—70°C。
[0017]NaOH是一種強(qiáng)堿，具有很強(qiáng)的皂化能力，但潤(rùn)濕、乳化作用及水洗性均較差，且易于腐蝕有色金屬，反應(yīng)過(guò)程中所生成的肥皂在濃的堿液中附在金屬表面上，很難溶解，因此除油溶液中氫氧化鈉的含量一般不超過(guò)10gZL13Na2CO3溶液有一定堿性，碳酸鈉吸收到空氣中的二氧化碳后，能部分轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓釟溻c，對(duì)溶液的PH值有良好的緩沖作用，它有一定的除油作用。Na3PO4具有碳酸鈉的優(yōu)點(diǎn)，除油效果和緩沖作用較好，除此之外還具有一定的乳化能力，本身水洗性好。同時(shí)在堿液中加入一定的表面活性劑，表面活性劑可采用常用的洗潔精或其他的活性成分，在表面活性劑分子定向排列的作用下，油-溶液界面的表面張力大為降低，在溶液的對(duì)流和攪拌等作用下，油污就能脫離工件表面，以微小的油珠狀態(tài)分散在溶液中，這時(shí)，表面活性劑的分子包圍在小油珠表面，防止小油珠重新粘附在零件上。上述Na0H、Na2C03、Na3P04三種成分相結(jié)合時(shí)，除油效果及水洗性得到較好的互補(bǔ)，滿足生產(chǎn)的需求。同時(shí)由于三種成分都屬于一般的化工原料，價(jià)格低廉，易于降低生產(chǎn)的成本。在實(shí)施過(guò)程中，溫度保持60—700C，可以提高皂化反應(yīng)速度和皂化產(chǎn)物的溶解度，并能加快溶液的循環(huán)和降低油脂的粘度。在高溫下，油-溶液界面的表面張力減低，較易潤(rùn)濕。因此，提高溶液溫度，可以大大加速除油過(guò)程。但溫度過(guò)高，不僅消耗了大量的熱能，并且惡化了環(huán)境，除油溫度最好控制在60?70°C之間。
[0018]水洗可采用純水洗，至少活化后應(yīng)采用純水洗;水洗的作用是清洗除油時(shí)殘留的堿性溶液，提高下一個(gè)工序的工作效率;活化可進(jìn)一步去除表面殘留的藥液，對(duì)銅箔表面進(jìn)行進(jìn)一步的清洗，提高銅箔與錫層之間的結(jié)合力。本發(fā)明的活化處理在室溫下進(jìn)行，采用30--80g/L分析純鹽酸；由于鹽酸的酸洗速率較高，在預(yù)鍍之前要盡可能的去除銅箔表面殘留的雜質(zhì)，如殘留的銹斑、堿液等，同時(shí)其具有不腐蝕金屬基體、酸洗過(guò)程中不產(chǎn)生酸體殘?jiān)葍?yōu)點(diǎn)。因鹽酸易于揮發(fā)，因此濃度不宜過(guò)高，但在常溫下其揮發(fā)性較小，因此本發(fā)明采用30—80g/L分析純鹽酸為最佳選擇。
[0019]接著，對(duì)銅箔進(jìn)行預(yù)處理后，以較純的金屬錫片為陽(yáng)極、上述40—45μπι后的銅箔為陰極在具有電解液的電解槽中進(jìn)行電解;其中，電解液由50—70g/L Na2SnO3.3H2OUO-20g/L Na0H、25—35g/L CH 3 COONa組成，電解槽電壓為1.4v，電流密度為0.5A/dm2。
[0020](3)待銅箔上有鍍有一層厚度達(dá)到90—IlOnm的錫膜層后，取出銅箔，得到錫銅膜極片， (4)再將錫銅膜極片置于爐中燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)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。
[0021]實(shí)施例1
將40μπι銅箔表面先采用50g/L Na0H、20g/L Na2C03、50g/L Na3P04、