技术摘要：
本申请提供一种氧化铝模板的制备方法，包括如下步骤：提供铝箔；在所述铝箔的第一面形成有序排列的多个凹坑结构；将所述铝箔通过阳极氧化形成氧化铝模板，其中，所述多个凹坑结构进一步氧化形成多个有序排列的孔阵列；在所述氧化铝模板的第一面沉积导电层；在所述导电  全部
背景技术：
锂离子电池主要由电极、隔膜和电解液组成。目前，应用最广泛的负极材料是石 墨，它的理论容量可达372mAh/g(LiC6)，但首效低，很难满足需求；另外，石墨与锂之间的反 应电位低，可导致锂枝晶产生，这样会引起一系列安全问题，因此亟待找到一种高的比容 量、高首效以及与反应锂电位高等优点的电池材料来替代石墨。 不同于石墨嵌锂储存机理，合金类型的材料，如：Si，Ge，Sn，Sb等能在高电压和高 摩尔比下和锂反应形成合金，由于锂合金的形成反应通常可逆的，因此能够与锂形成合金 的金属理论上都能作为锂电池材料。金属锑属于合金/去合金化电极材料，LixSb(0＜x＜ 3)，在反应中可与锂离子形成不同的合金化合物，因此，金属锑相对于石墨电极(372mAh  g -1)，具有较高的理论比容量(660mA  h  g-1)。同时金属锑具有较低的嵌锂平台(0.5V-0.8V)， 相比石墨电极，可避免由于形成锂枝晶刺破电池隔膜产生安全隐患。另外，金属锑既可以做 负极也可以做正极材料，取决于对电极材料的特性。目前金属锑应用于锂离子电池存在最 大的问题就是在充放电过程中存在＞150％的体积膨胀，容易造成材料粉碎、结构坍塌，从 而导致电池容量衰减快，稳定性差等缺点。
技术实现要素：
本申请要解决的技术问题是提供一种电化学性能优异的氧化铝模板、高度垂直有 序锑纳米线阵列及其制备方法。 为解决上述技术问题，本申请公开了一种氧化铝模板的制备方法，包括如下步骤： 提供铝箔； 在所述铝箔的第一面形成有序排列的多个凹坑结构； 将所述铝箔通过阳极氧化，形成氧化铝模板，其中，将所述的多个凹坑结构进一步 氧化为多个有序排列的孔阵列； 在所述氧化铝模板的第一面沉积导电层； 在所述导电层上沉积支撑层； 除去所述氧化铝模板第二面的铝和部分氧化铝层至暴露到所述多个有序排列的 孔陈列为止； 对氧化铝模板的第二面进行扩孔处理。 优选地，提供铝箔工艺中，所述的铝箔预先进行过表面清洗和抛光，所述清洗和抛 光工艺包括： 清洗所述铝箔； 以所述铝箔为阳极，惰性电极为阴极，在体积比为1∶(5～7)的高氯酸和乙醇的混 4 CN 111575761 A 说　明　书 2/8 页 合溶液中，在电压为20V～35V的条件下抛光2min～4min。 优选地，通过压印法在所述铝箔的第一面形成有序排列的多个凹坑结构。 优选地，阳极氧化时的电解液为酸与醇的混合溶液，所述酸选自磷酸、硫酸、草酸 或柠檬酸；所述醇为无水乙醇、甲醇或乙二醇。 优选地，阳极氧化时的电解液为磷酸和甲醇的水溶液，其中磷酸、甲醇和水的体积 比为1∶(10～20)∶100。 优选地，阳极氧化时，所述铝箔为阳极，惰性电极为阴极，电压为150V～170V，温度 为4℃～10℃。 优选地，所述导电层的材质选自金、钛、铝、锡、铬或锌。 优选地，所述支撑层的材质选自镍、钛、铝、铜或锌。 优选地，采用氯化铜、盐酸和水组成的混合溶液除去所述氧化铝层，其中盐酸与水 的体积比为(0.1～0.3)∶1，所述氯化铜与水的质量比为(0.05～0.1)∶1。 优选地，对第二面的氧化铝模板进行扩孔处理的工艺为：在磷酸溶液中30℃～60 ℃的条件下扩孔25min～55min。 本申请还公开了一种氧化铝模板，所述氧化铝模板上具有若干有序排列的孔阵 列，所述孔的孔径为80nm～320nm。 本申请还公开了一种高度垂直有序锑纳米线阵列的制备方法，包括： 准备氧化铝模板，其中，所述氧化铝模板具有若干有序排列的孔阵列，其中孔的孔 径为80nm～320nm； 以所述氧化铝模板为工作电极，惰性电极为对电极，在氧化铝模板的孔内沉积锑； 除去所述氧化铝模板，获得高度垂直有序锑纳米线阵列。 优选地，在氧化铝模板的孔内沉积锑的电解液为锑盐和表面活性剂的水溶液。 优选地，在氧化铝模板的孔内沉积锑的电流密度为0.5mA/cm2～1.5mA/cm2，沉积时 间为3min～10min。 优选地，采用碱溶液除去所述氧化铝模板，获得高度垂直有序锑纳米线阵列。 与现有技术相比，本申请技术方案至少具有如下有益效果： 在氧化铝形成之前，在其上形成有序排列的凹坑结构，所述凹坑结构在阳极氧化 反应后，随着氧化时间增加，凹坑深度加深，形成有序排列的孔阵列；凹坑结构分布越有序， 形成的孔阵列越有序，可通过调节凹坑结构的有序度来调节孔阵列的有序度，从而获得高 度有序的孔阵列。 在铝箔的第一面形成有序排列的多个凹坑结构，再将所述铝箔通过阳极氧化，使 凹坑结构转化为有序排列的孔阵列，只需一次氧化，而以往的制备工艺均需要两次氧化才 能形成孔，因此简化工艺，节省材料成本。 采用压印法可快速在铝箔上形成凹坑结构，凹坑结构的大小、疏密度及均匀度均 可以通过压印所需的压膜进行人为调节，操作简单、方便。 在导电层上沉积支撑层，不仅可以提高氧化铝模板的机械强度，还可以作为一种 导电层进一步扩大氧化铝模板的应用范围，例如可通过电化学法沉积制备金属或氧化物纳 米结构，特别地，当支撑层为镍膜时，可以用来做锂电池的正负极集流体。 采用磷酸和甲醇的混合溶液作为铝箔阳极氧化反应的电解液，较其他酸和醇的组 5 CN 111575761 A 说　明　书 3/8 页 合而言，制备的氧化铝模板的有序性和孔结构的一致性更高，且甲醇可作为保护液降低电 流值，加快氧化速率，缩短氧化时间，同时采用高电压条件，使氧化速率进一步提高。 进一步地，由磷酸、甲醇和水组成电解液时，三者的体积比为1∶(10～20)∶100，电 解液的主要成分为水，可以大幅度节省原料成本。 本申请氧化铝模板的制备方法工序简单、环境友好，制备出的氧化铝模板孔径大 小均一，高度有序，且氧化铝模板的孔径和孔间距大小可控，可制备出80nm～320nm之间的 大孔径氧化铝模板。 采用本申请的大孔径氧化铝模板，可以制备高度垂直有序的锑纳米线阵列，且各 纳米线之间的间距大，可以有效避免由充放电产生的材料体积膨胀导致的容量衰减现象， 提高电池的循环稳定性。 高度垂直有序的锑纳米线阵列可以缩短锂离子的传输距离，有效提高纳米线的利 用率，提高锑的能量密度，其性能明显优于无序的纳米线。 锑纳米线阵列高度有序地垂直生长在集流体上，不需要添加粘结剂和导电剂，便 可以有效降低接触电阻和界面电阻，抑制极片反弹，提高电解液的浸润性和与锂的合金化， 提高电池首效。 采用高度垂直有序的锑纳米线阵列作为电极材料制备的锂离子电池，较锑纳米晶 和顶部团聚锑纳米线相比，具有高比容量、高首效、与锂之间的反应电位高以及高循环性能 等优点。 附图说明 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。 图1为本申请实施例的氧化铝模板的制备方法流程图； 图2至图7为本申请实施例的氧化铝模板的制备方法各步骤对应的截面结构示意 图； 图8为本申请实施例中压印法所用压印模板的结构示意图； 图9a和图9b为本申请实施例的氧化铝模板的扫描电镜图； 图10为本申请实施例的锑纳米线阵列的制备方法流程图； 图11a至图11c为本申请实施例的锑纳米线阵列的扫描电镜图； 图11d为本申请实施例的锑纳米线阵列的X射线能谱分析图； 图12为本申请实施例的锑纳米线阵列的X射线衍射图； 图13a和图13b为顶部团聚锑纳米线的扫描电镜图； 图14a为顶部团聚锑纳米线阵列制备的锂离子电池的充放电比容量曲线； 图14b为高度垂直有序锑纳米线阵列制备的锂离子电池的充放电比容量曲线； 以下对附图作补充说明： 10-铝箔；11-铝箔的第一面；12-凹坑结构； 20-氧化铝模板；21-孔阵列；22-氧化铝模板的第一面；23-氧化铝模板的第二面； 6 CN 111575761 A 说　明　书 4/8 页 30-导电层；40-支撑层；50-压印模板；51-半圆球状结构。