公开(公告)号：CN118448582A

公开(公告)日：2024-08-06

申请号：CN202410382159.8

申请日：2024-03-29

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 黄婷 ,  曹利 ,  肖荣诗

IPC: H01M4/1395 ,  H01M4/134 ,  H01M4/04 ,  H01M4/38 ,  H01M10/0525 ,  B82Y40/00 ,  B82Y30/00 ,  B33Y10/00 ,  B33Y80/00

Abstract: 本发明提出一种制备Ge‑Cu复合的纳米网状电极结构的方法。首先，通过激光增材制造技术在超薄Cu箔表面成形Al‑Ge‑Cu合金层作为电极前驱体。然后通过化学脱合金选择性去除Al元素，获得Ge‑Cu复合的纳米网状电极结构。Ge的尺寸为纳米尺度，具有较小的体积膨胀效应。Ge和Cu构成网状结构骨架，在Ge/Cu界面、网状结构/Cu箔集流体界面之间通过冶金结合的方式互相连接，使电极结构获得良好的稳定性和导电性。此外，多孔网状结构一方面有利于缓解体积变化，另一方面为锂离子扩散提供通道。综上所述，Ge‑Cu复合的纳米网状电极在锂离子电池中可获得良好的电化学性能。与此同时，激光增材制造‑脱合金复合工艺具有效率高、成本低等优势。

公开(公告)号：CN112436149B

公开(公告)日：2022-03-25

申请号：CN202011325113.0

申请日：2020-11-23

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 黄婷 ,  曹利 ,  肖荣诗

IPC: H01M4/62 ,  H01M4/38 ,  H01M4/134 ,  H01M4/1395 ,  H01M10/0525 ,  B82Y30/00 ,  B82Y40/00

Abstract: 本发明提出一种Si NWs‑rGO制造方法、Si NWs‑rGO锂离子电池电极制造方法。本发明通过复合激光表面重熔、脱合金和热处理工艺制备还原氧化石墨烯(rGO)包覆的Si纳米线(Si NWs)结构，从而优化电极的导电性和循环稳定性。Si NWs‑rGO结构中纳米线呈树枝状互相连接并存在间隔，为体积膨胀预留空间；rGO包覆可以提高电极的导电性和结构稳定性，改善电池的电化学性能。电极制造过程如下：首先使用激光重熔Al‑Si合金表面，将重熔层脱合金后获得Si纳米线，复合热处理工艺包覆rGO，最后经涂覆法获得锂离子电池负极。此方法柔性高、工艺简单，成本低，可实现高效、高产量制备性能良好的锂离子电池电极材料。

公开(公告)号：CN118417588A

公开(公告)日：2024-08-02

申请号：CN202410382417.2

申请日：2024-03-29

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 黄婷 ,  曹利 ,  肖荣诗

IPC: B22F10/34 ,  B22F10/28 ,  B22F1/12 ,  B22F10/366 ,  B22F10/32 ,  B22F10/62 ,  H01M4/1395 ,  B33Y10/00 ,  B33Y70/10 ,  B33Y40/20

Abstract: 本发明提出一种在金属箔表面激光增材复合制造纳米Si电极的方法，该方法基于激光熔化‑凝固机制，在金属箔集流体表面直接成形电极前驱体。然后，通过脱合金获得多孔纳米Si电极。电极的形貌、结构、物相和成分由激光增材复合制造工艺参数控制，其调控过程与电极成形同步发生，实现了“结构‑功能一体化”制备。在优化的工艺参数下，电极获得如下特征：1)金属箔集流体表面电极良好成形；2)形成纳米尺度Si结构；3)Si嵌入多孔金属网络，Si/多孔金属网络/金属箔集流体界面间形成冶金结合。以上特征使纳米Si电极在锂离子电池中获得良好的电化学性能。此外，激光增材复合制造工艺具有可控性强、工艺简单、效率高、成本低等优势。

公开(公告)号：CN108023065A

公开(公告)日：2018-05-11

申请号：CN201711252278.8

申请日：2017-12-01

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 黄婷 ,  曹利 ,  肖荣诗

IPC: H01M4/1395 ,  H01M4/134 ,  H01M4/04 ,  H01M10/0525

CPC classification number: H01M4/1395 ,  H01M4/0488 ,  H01M4/134 ,  H01M10/0525

Abstract: 本发明提供了一种基于选区熔化技术的锂离子电池硅电极制造方法。该电极的活性物质硅与铜集流体冶金结合，结合强度高；硅电极表面存在大量孔洞，为硅的体积膨胀预留空间，同时增大了锂离子与活性物质的接触面积，提高锂离子电池的比容量和循环性能。该电极的制造方法是：将铝硅粉末均匀预置在铜集流体上，使用选区激光熔化技术熔覆铝硅粉末制备电极前驱体，然后使用脱合金技术脱去前驱体合金中的元素铝，获得与集流体冶金结合的多孔硅结构，实现电极材料的结构化。该制造方法技术成熟、简单，降低成本。

公开(公告)号：CN118448583A

公开(公告)日：2024-08-06

申请号：CN202410383006.5

申请日：2024-03-29

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 黄婷 ,  曹利 ,  肖荣诗

IPC: H01M4/1395 ,  H01M4/134 ,  H01M4/04 ,  H01M4/38 ,  H01M10/0525

Abstract: 本发明提供了一种制备自支撑型多孔Sn‑Cu电极的方法。该方法基于Al‑Sn‑Cu三元合金体系的冶金凝固原理和化学腐蚀机理，通过激光微熔覆‑脱合金复合工艺在Cu箔集流体表面制备自支撑型多孔Sn‑Cu电极。该电极结构中，多孔骨架由Sn和Cu元素构成，具有良好的导电性和结构稳定性。多孔结构一方面允许电解液快速通过，提高锂离子的传输效率；另一方面可缓解Sn的体积膨胀效应，同时多孔结构通过冶金结合方式与集流体牢固连接，使电极在锂化反应中保持良好的结构稳定性。多孔Sn‑Cu电极获得高容量以及优异的循环性能。此外，激光微熔覆‑脱合金复合工艺具有工艺简单、成本低、成形质量可控等优势。

公开(公告)号：CN112456497B

公开(公告)日：2022-09-20

申请号：CN202011323201.7

申请日：2020-11-23

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 黄婷 ,  曹利 ,  肖荣诗

IPC: C01B33/021 ,  H01M4/1395 ,  H01M4/38 ,  H01M10/0525 ,  B82Y40/00

Abstract: 本发明提供一种Si纳米线制造方法、Si纳米线锂离子电池电极制造方法。本发明方法首先采用激光表面重熔‑化学脱合金复合制造工艺，简单、高效、大面积制备Si纳米线，随后经涂覆法制造电极。该方法制造的Si纳米线锂离子电池电极的Si纳米线结构相间分布、互相连接，有利于缓解Si的体积膨胀，提高电极结构的稳定性。本发明的方法效率高、影响因素少、柔性高、工艺简单、成本低，有利于促进Si纳米线的工业化应用。

公开(公告)号：CN112447977A

公开(公告)日：2021-03-05

申请号：CN202011325140.8

申请日：2020-11-23

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 黄婷 ,  曹利 ,  肖荣诗

IPC: H01M4/62 ,  H01M4/38 ,  H01M4/134 ,  H01M4/1395 ,  H01M10/0525 ,  B82Y30/00 ,  B82Y40/00

Abstract: 本发明提出一种Si/C纳米线制造方法、Si/C纳米线锂离子电池电极制造方法。本发明采用激光‑化学‑热处理复合工艺高效、快速、大面积制备Si/C纳米线。首先使用激光重熔Al‑Si合金，然后将重熔层腐蚀后研磨获得Si纳米线，再复合热处理工艺制备Si/C纳米线，最后经涂覆获得锂离子电池负极。该电极中Si/C纳米线互相连接并存在间隔，表面被非晶碳包覆，有利于缓解体积膨胀，保持结构的稳定性。该制造方法可实现高效、低成本、高产量制备性能良好的锂离子电池。

公开(公告)号：CN108023065B

公开(公告)日：2020-06-19

申请号：CN201711252278.8

申请日：2017-12-01

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 黄婷 ,  曹利 ,  肖荣诗

IPC: H01M4/1395 ,  H01M4/134 ,  H01M4/04 ,  H01M10/0525

Abstract: 本发明提供了一种基于选区熔化技术的锂离子电池硅电极制造方法。该电极的活性物质硅与铜集流体冶金结合，结合强度高；硅电极表面存在大量孔洞，为硅的体积膨胀预留空间，同时增大了锂离子与活性物质的接触面积，提高锂离子电池的比容量和循环性能。该电极的制造方法是：将铝硅粉末均匀预置在铜集流体上，使用选区激光熔化技术熔覆铝硅粉末制备电极前驱体，然后使用脱合金技术脱去前驱体合金中的元素铝，获得与集流体冶金结合的多孔硅结构，实现电极材料的结构化。该制造方法技术成熟、简单，降低成本。

公开(公告)号：CN112436149A

公开(公告)日：2021-03-02

申请号：CN202011325113.0

申请日：2020-11-23

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 黄婷 ,  曹利 ,  肖荣诗

IPC: H01M4/62 ,  H01M4/38 ,  H01M4/134 ,  H01M4/1395 ,  H01M10/0525 ,  B82Y30/00 ,  B82Y40/00

Abstract: 本发明提出一种Si NWs‑rGO制造方法、Si NWs‑rGO锂离子电池电极制造方法。本发明通过复合激光表面重熔、脱合金和热处理工艺制备还原氧化石墨烯(rGO)包覆的Si纳米线(Si NWs)结构，从而优化电极的导电性和循环稳定性。Si NWs‑rGO结构中纳米线呈树枝状互相连接并存在间隔，为体积膨胀预留空间；rGO包覆可以提高电极的导电性和结构稳定性，改善电池的电化学性能。电极制造过程如下：首先使用激光重熔Al‑Si合金表面，将重熔层脱合金后获得Si纳米线，复合热处理工艺包覆rGO，最后经涂覆法获得锂离子电池负极。此方法柔性高、工艺简单，成本低，可实现高效、高产量制备性能良好的锂离子电池电极材料。

公开(公告)号：CN114864878A

公开(公告)日：2022-08-05

申请号：CN202210386060.6

申请日：2022-04-13

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 黄婷 ,  曹利 ,  肖荣诗

IPC: H01M4/1395 ,  B82Y30/00 ,  B82Y40/00 ,  H01M4/36 ,  H01M4/38 ,  H01M4/62 ,  H01M10/0525

Abstract: 本发明提出一种微米多孔Si结构、锂离子电池Si@C电极的制备方法。该制备方法包括：首先，腐蚀废弃Al‑Si铸造合金中的Al元素以回收微米Si；然后，通过HF和HNO3的混合溶液进一步腐蚀以获得微米多孔Si结构；最后，经炭化工艺制备微米多孔Si@C结构，并将其通过涂覆法制备锂离子电池电极。本发明的方法中，微米多孔Si结构中的纳米孔/纳米骨架可以有效缓解Si的体积膨胀效应，从而使锂离子电池同时获得高面积/体积比容量和良好的循环稳定性。此外，通过炭化工艺在微米多孔Si表面包覆非晶C层，进一步提高锂离子电池的高倍率性能和循环稳定性能。该方法实现了经济、高效率、大规模制备性能良好的锂离子电池Si电极。