CN104051791B - 一种多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法，包括：取一多晶硅基材料，将该多晶硅基材料制备成多晶硅基纳米材料；将该多晶硅基纳米材料与导电剂、粘结剂及水混合制备成浆料，涂覆于铜集电极薄膜上，烘干称量后形成第一复合薄膜，以该第一复合薄膜作为多晶硅基纳米材料负极；将正极材料与导电剂、粘结剂及水混合，充分搅拌混合制备成浆料，涂覆于铝集电极上，烘烤、称量后形成第二复合薄膜，以该第二复合薄膜作为正极；将该多晶硅基纳米材料负极、该正极与电解液及隔膜组装成电池。该方法制作工艺简单，价格便宜，易于实现产业化生产与应用。

Description

一种多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别涉及了一种多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法。
背景技术
随着科技的迅猛发展和环保意识的日益增强，新能源产业发展势头强劲。作为间歇性新能源，部分太阳能、风能需要高性能电池进行存储。而且，发展电力汽车以改善城市环境也对锂离子电池性容量和寿命提出了更高的要求。硅材料具有迄今最高的嵌锂容量，达到4200mAh/g，是现有锂电池碳负极容量的10倍，很有潜力成为未来锂电池负极的主导(Nature Nanotechnol.3，31，2008)。然而，由于充电过程中锂离子的填充，Si材料将有400％的膨胀，这将导致其储能能力在循环使用中迅速衰减，最终造成硅的粉碎及电池的失效。
近年来，人们进行过多种尝试，比如采用硅微纳米粒子、无定型硅及微米柱(J.Power Sources163，1003，2007；Adv.Mater.13，816，2001；Solid-State Lett.6，A194，A75，2003；Solid-State Lett.7，A306，2004；Prog.Chem.，23，264，2011)等结构改善其充放电循环性能，取得较大进展。
2008年，斯坦福大学的Yi Cui采用CVD生长的硅纳米线阵列制备了高性能的锂电池(Nature Nanotechnol.3，31，2008；ACS Nano，4，1443，2010；J. Pow.Sour.189(1)，34，2009)，其一维纳米结构特质使其具备更好的柔韧性，可以大大缓解锂嵌入引起的体积膨胀，硅纳米线电池负极可反复不断地循环而不受损害，电池充放电循环性能大幅提高。进一步在其表面包覆碳形成壳/核纳米结构可使其性能进一步提高。
硅基锂电池负极材料的纳米化成为近期的研究热点(Nano Lett.10，1710，2010；Nano Lett.9，3844，2009；Nano Lett.9，491，2009；Chem Commun，47，367，2010；J.SolidState Electrochem.，14，1829，2010；J.Power Sources196，6657，2011；J. PowerSources，195，8311，2010；Phys.Chem.Chem.Phys.11，11101，2009；Angew.Chem.Int.Ed.47，1645，2008；Chem.Commun.3759，2008；J.Phys.Chem.C，111，11131，2007；ScientificReports，2，795，2012；Adv.Mater.25，449，2013)。目前基于纳米化Si基锂电池负极材料可通过CVD方法(Science，293，1289，2001；.Nature440，69，2006；Science313，1100，2006)以及金属催化化学腐蚀方法(Angew.Chem.，Int.Ed.44，2737，2005)制备。前者制备的纳米材料工艺简单，易于引入壳层结构，但其产率低，成本稍高，还可能会引入重金属。金属催化化学腐蚀方法工艺简单，无需大型设备，制备出的硅纳米结构具有廉价、掺杂浓度可控、银催化剂可以循环利用、不会产生重金属污染等优点，目前已得到国际上的广泛关注(Appl.Phys.Lett.57，1046，1990；J.Phys.Chem.C112，4444，2008；Nano Lett.9，4539，2009；Adv.Mater.19，744，2007；Adv.Funct.Mater.16，387，2006；Small1，1062，2005)。然而，到目前为止，该法多以单晶硅作为起始材料用于硅纳米结构的制备，成本较高，限制了其在锂电池实际应用。
本发明以多晶硅基材料作为起始材料，通过金属催化化学腐蚀、球磨等工艺形成纳米结构，用其作为高容量锂电池负极，制备高性能锂电池。多晶硅的价格远远低于单晶硅，其成本可大幅降低，这势必会大大促进硅基纳米结构锂电池的产业化应用。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的主要目的在于提供一种多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法，该方法制作工艺简单，价格便宜，易于实现产业化生产与应用。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法，包括：
取一多晶硅基材料，将该多晶硅基材料制备成多晶硅基纳米材料；
将该多晶硅基纳米材料与导电剂、粘结剂及水混合制备成浆料，涂覆于铜集电极薄膜上，烘干称量后形成第一复合薄膜，以该第一复合薄膜作为多晶硅基纳米材料负极；
将正极材料与导电剂、粘结剂及水混合，充分搅拌混合制备成浆料，涂覆于铝集电极上，烘烤、称量后形成第二复合薄膜，以该第二复合薄膜作为正极；以及
将该多晶硅基纳米材料负极、该正极与电解液及隔膜组装成电池。
上述方案中，所述取一多晶硅基材料，将该多晶硅基材料制备成多晶硅基纳米材料的步骤中，该多晶硅基材料采用多晶硅或多晶硅锗，其中多晶硅选用粉末或块状的多晶硅，块状的多晶硅需磨成粉末；多晶硅锗中的Ge组分为0.1％～50％；该多晶硅基材料为n型、p型或本征掺杂，纯度为95％-6N；该多晶硅基材料的粉末颗粒大小为5纳米-10毫米。
上述方案中，所述取一多晶硅基材料，将该多晶硅基材料制备成多晶硅基纳米材料的步骤中，将该多晶硅基材料制备成多晶硅基纳米材料包括：
采用稀氢氟酸漂洗粉末状的该多晶硅基材料，去除该多晶硅基材料表面的氧化物；
将漂洗过的该多晶硅基材料置于腐蚀液中进行腐蚀，形成多晶硅基材料的纳米结构；
对形成的多晶硅基材料的纳米结构进行分离和清洗；
将分离和清洗后的多晶硅基材料的纳米结构转移到浓硝酸溶液中，去除多晶硅基材料的纳米结构上的金属催化剂；以及
清洗，离心分离，自然晾干，得到多晶硅基纳米材料。
上述方案中，所述采用稀氢氟酸漂洗粉末状的该多晶硅基材料，去除该多晶硅基材料表面的氧化物的步骤中，稀氢氟酸的浓度为0.1％-5％(体积比)，在室温及搅拌条件下进行漂洗，漂洗时间为1分钟-15分钟。
上述方案中，所述将漂洗过的该多晶硅基材料置于腐蚀液中进行腐蚀，形成多晶硅基材料的纳米结构的步骤中，腐蚀液为AgNO3和HF的混合溶液，腐蚀液的温度为0-95℃，腐蚀液中添加有H2O2、Fe(NO3)3、NH4NO3或上述三者的任意组合，腐蚀液中的添加剂是在腐蚀过程中分步添加，旨在控制腐蚀速度及腐蚀液氧化剂的浓度；腐蚀液的腐蚀时间在2分钟-24小时，腐蚀过程腐蚀容器需置于通风橱中，废液需回收或作相应无害化处理；腐蚀容器需加盖或用相应大容器避免腐蚀液溅出；腐蚀液中还加入乙醇以控制腐蚀速度及其纳米材料团簇聚集；腐蚀是在搅拌或晃动条件下进行；腐蚀容器为聚四氟乙烯或聚丙烯材质；腐蚀液AgNO3浓度为0.005-0.9mol/L、HF浓度为0.5-10mol/L，添加剂H2O2浓度为0.1-3mol/L，NH4NO3浓度为0.01-10％(质量百分比)。
上述方案中，所述对形成的多晶硅基材料的纳米结构进行分离和清洗的步骤中，清洗液为去离子水，清洗多次直至氢氟酸被清洗干净。
上述方案中，所述将分离和清洗后的多晶硅基材料的纳米结构转移到浓硝酸溶液中，去除多晶硅基材料的纳米结构上的金属催化剂的步骤中，浓硝酸浓度为3-15mol/L，浓硝酸去除银催化剂腐蚀时间为5-60分钟。
上述方案中，所述清洗，离心分离，自然晾干，得到多晶硅基纳米材料的步骤中，清洗液为去离子水，清洗次数为3-4次，采用加温烘干以加速其干燥。
上述方案中，在所述将该多晶硅基材料制备成多晶硅基纳米材料的步骤之后，还包括：在该多晶硅基纳米材料表面制备壳层结构。
上述方案中，所述在该多晶硅基纳米材料表面制备壳层结构的步骤，包括：将制备的多晶硅基纳米材料置于溶液或化学气相外延系统中，在多晶硅基纳米材料表面沉积壳层结构，制备具有壳层结构的多晶硅基纳米材料。所述壳层结构采用的材料为碳、铜、二氧化钛、固体电解质、Ge或Sn，壳层结构的厚度为0.5nm-1mm。
上述方案中，所述将该多晶硅基纳米材料与导电剂、粘结剂及水混合制备成浆料，涂覆于铜集电极薄膜上，是将该具有壳层结构的多晶硅基纳米材料与导电剂、粘结剂及水混合制备成浆料，涂覆于铜集电极薄膜上。
上述方案中，所述将正极材料与导电剂、粘结剂及水混合，充分搅拌混合制备成浆料，涂覆于铝集电极上，烘烤、称量后形成第二复合薄膜，以该第二复合薄膜作为正极的步骤中，正极材料为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂或镍酸锂。
上述方案中，所述导电剂为石墨、碳黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维或铜及其任意组合；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素或聚丙烯酸及其任意组合。
上述方案中，所述将该多晶硅基纳米材料负极、该正极与电解液及隔膜组装成电池的步骤之后，还包括：采用蓝电测试系统，对组装的电池进行恒流或恒压充放电循环，以测试电池的性能。
(三)有益效果
本发明采用廉价多晶硅作为起始原料，利用易于产业化的化学腐蚀方法将其纳米化，可应用于锂电池负极。本发明提出的方案解决了硅基锂电池负极循环寿命低的缺陷，大幅提高锂电池容量，在不改变现有正极条件下，采用多晶硅负极材料制备的锂电池容量最高可以提高40％。本发明采用多晶硅作为起始原料，电池负极成本与现有石墨电极成本相当，在保证循环寿命的条件下，易于规模化推广。
附图说明
为了说明本发明的具体技术内容，以下结合具体实例及图示详细说明如后，其中：
图1是本发明提供的制备多晶硅基纳米结构锂电池的方法流程图；
图2是依照本发明实施例的制备多晶硅基纳米结构锂电池的方法流程图；
图3是图2制备的本发明的多晶硅基纳米结构锂电池的多晶硅纳米结构SEM图；
图4是图2制备的本发明的多晶硅基纳米结构锂电池的结构示意图；
图5是图2制备的本发明的多晶硅基纳米结构锂电池的充放电循环特性示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的制备多晶硅基纳米结构锂电池的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤10：取一多晶硅基材料，将该多晶硅基材料制备成多晶硅基纳米材料；
步骤20：将该多晶硅基纳米材料与导电剂、粘结剂及水混合制备成浆料，涂覆于铜集电极薄膜上，烘干称量后形成第一复合薄膜，以该第一复合薄膜作为多晶硅基纳米材料负极；
步骤30：将正极材料与导电剂、粘结剂及水混合，充分搅拌混合制备成浆料，涂覆于铝集电极上，烘烤、称量后形成第二复合薄膜，以该第二复合薄膜作为正极；
步骤40：将该多晶硅基纳米材料负极、该正极与电解液及隔膜组装成电池。
其中，步骤10中所述多晶硅基材料采用多晶硅或多晶硅锗，其中多晶硅选用粉末或块状的多晶硅，块状的多晶硅需磨成粉末；多晶硅锗中的Ge组分为0.1％～50％；该多晶硅基材料为n型、p型或本征掺杂，纯度为95％-6N；该多晶硅基材料的粉末颗粒大小为5纳米-10毫米。
其中，步骤10中所述将该多晶硅基材料制备成多晶硅基纳米材料，包括如下子步骤：
步骤101：采用稀氢氟酸漂洗粉末状的该多晶硅基材料，去除该多晶硅基材料表面的氧化物；其中，稀氢氟酸的浓度为0.1％-5％(体积比)，在室温及搅拌条件下进行漂洗，漂洗时间为1分钟-15分钟。
步骤102：将漂洗过的该多晶硅基材料置于腐蚀液中进行腐蚀，形成多晶硅基材料的纳米结构；其中，腐蚀液为AgNO3和HF的混合溶液，腐蚀液的温度为0-95℃，腐蚀液中添加有H2O2、Fe(NO3)3、NH4NO3或上述三者的任意组合，腐蚀液中的添加剂是在腐蚀过程中分步添加，旨在控制腐蚀速度及腐蚀液氧化剂的浓度；腐蚀液的腐蚀时间在2分钟-24小时，腐蚀过程腐蚀容器需置于通风橱中，废液需回收或作相应无害化处理；腐蚀容器需加盖或用相应大容器避免腐蚀液溅出；腐蚀液中还加入乙醇以控制腐蚀速度及其纳米材料团簇聚集；腐蚀是在搅拌或晃动条件下进行；腐蚀容器为聚四氟乙烯或聚丙烯材质；腐蚀液AgNO3浓度为0.005-0.9mol/L、HF浓度为0.5-10mol/L，添加剂H2O2浓度为0.1-3mol/L，NH4NO3浓度为0.01-10％(质量百分比)。
步骤103：对形成的多晶硅基材料的纳米结构进行分离和清洗；其中，清洗液为去离子水，清洗多次直至氢氟酸被清洗干净。
步骤104：将分离和清洗后的多晶硅基材料的纳米结构转移到浓硝酸溶液中，去除多晶硅基材料的纳米结构上的金属催化剂；其中，浓硝酸浓度为3-15mol/L，浓硝酸去除银催化剂腐蚀时间为5-60分钟。
步骤105：清洗，离心分离，自然晾干，得到多晶硅基纳米材料；其中，清洗液为去离子水，清洗次数为3-4次，采用加温烘干以加速其干燥。
其中，在上述步骤10之后，还包括：在该多晶硅基纳米材料表面制备壳层结构，该步骤具体包括：将制备的多晶硅基纳米材料置于溶液或化学气相外延系统中，在多晶硅基纳米材料表面沉积壳层结构，制备具有壳层结构的多晶硅基纳米材料。壳层结构采用的材料为碳材料、铜等金属材料、二氧化钛材料、固体电解质材料、Ge或Sn，壳层结构的厚度为0.5nm-1mm。
其中，步骤30中所述将正极材料与导电剂、粘结剂及水混合，充分搅拌混合制备成浆料，涂覆于铝集电极上，烘烤、称量后形成第二复合薄膜，以该第二复合薄膜作为正极的步骤中，正极材料为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂或镍酸锂。
其中，步骤20和步骤30中所述导电剂为石墨、碳黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维或铜及其任意组合；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素或聚丙烯酸及其任意组合。
其中，步骤40中所述将该多晶硅基纳米材料负极、该正极与电解液及隔膜组装成电池的步骤之后，还包括：采用蓝电测试系统，对组装的电池进行恒流或恒压充放电循环，以测试电池的性能。
基于上述图1提供的制备多晶硅基纳米结构锂电池的方法流程图，图2至图5示出了依照本发明实施例的制备多晶硅基纳米结构锂电池的方法，该多晶硅基纳米结构锂电池以多晶硅基纳米材料为负极，该制备方法如图2所示，具体包括如下步骤：
步骤1：取一多晶硅基材料，并研磨成粉末；
其中，该多晶硅基材料可以采用多晶硅或多晶硅锗，其中多晶硅可以选用粉末或块状的多晶硅，块状的多晶硅需磨成粉末；多晶硅锗中的Ge组分为0.1％～50％；该多晶硅基材料可以为n型、p型或本征掺杂，纯度为95％-6N；该多晶硅基材料的粉末颗粒大小可为5纳米-10毫米；
步骤2：采用稀氢氟酸漂洗该多晶硅基材料粉末，去除该多晶硅基材料表面的氧化物；其中，氢氟酸浓度为0.1％-5％(体积比)，在室温及搅拌条件下进行漂洗，漂洗时间为1分钟-15分钟；
步骤3：将漂洗过的该多晶硅基材料粉末置于腐蚀液中进行腐蚀，形成多晶硅基材料粉末的纳米结构；其中，腐蚀液为AgNO3和HF的混合溶液，腐蚀液的温度为0-95℃，腐蚀液中添加有H2O2、Fe(NO3)3或NH4NO3，或及其组合，腐蚀液中的添加剂可以在腐蚀过程中分步添加，旨在控制腐蚀速度及腐蚀液氧化剂的浓度；腐蚀液的腐蚀时间可以在2分钟-24小时，腐蚀过程腐蚀容器需置于通风橱中，废液需回收或作相应无害化处理，比如AgNO3可重复利用，也可加入氯化钙溶液以沉淀出氟离子及银等重金属离子，腐蚀容器可加盖或用相应大容器避免氢氟酸等腐蚀液溅出；腐蚀液中还可加入乙醇以控制腐蚀速度及其纳米材料团簇聚集；腐蚀可在搅拌或晃动条件下进行；腐蚀容器为聚四氟乙烯或聚丙烯材质；腐蚀液AgNO3浓度为0.005-0.9mol/L、HF浓度为0.5-10mol/L，添加剂H2O2浓度为0.1-3mol/L，NH4NO3浓度为0.01-10％(质量百分比)。
步骤4：对形成的多晶硅基材料粉末的纳米结构进行分离和清洗；其中，清洗液为去离子水，清洗多次直至氢氟酸被清洗干净；
步骤5：将分离和清洗后的多晶硅基材料粉末的纳米结构转移到浓硝酸溶液中，去除多晶硅基材料粉末的纳米结构上的金属催化剂；其中，浓硝酸浓度为3-15mol/L，浓硝酸去除银催化剂腐蚀时间为5-60分钟。
步骤6：清洗，离心分离，自然晾干，制备多晶硅基纳米材料；其中，清洗液为去离子水，清洗次数为3-4次，可采用加温烘干以加速其干燥。例如，所制备的多晶硅基纳米材料如图3所示。
步骤7：在多晶硅基纳米材料表面制备壳层结构；
将制备的多晶硅基纳米材料置于溶液或化学气相外延系统中，在多晶硅基纳米材料表面沉积壳层结构，制备具有壳层结构的多晶硅基纳米材料；例如，利用化学气相外延系统，在加热条件下，通入乙炔或锗烷等气体在多晶硅基纳米材料表面制备碳壳层或锗(Ge)壳层；或者在铜盐溶液中，利用还原剂将铜还原沉积在多晶硅基纳米材料表面；其中，壳层结构采用的材料可以为碳材料、铜等金属材料、二氧化钛材料、固体电解质材料、Ge或Sn或其组合等，壳层结构的厚度可以为0.5nm-1mm。
步骤8：负极的制备；
将上述具有壳层结构的(可选，没有壳层结构的也可以)多晶硅基纳米材料与导电剂、粘结剂及水混合，充分搅拌混合，将搅拌好的浆料均匀涂覆在铜集电极薄膜上，烘干、称量后形成的复合薄膜作为多晶硅基纳米材料负极。其中，多晶硅基纳米材料负极组分占10％-80％，石墨等导电剂组分占10％-80％，粘结剂占5％-20％，搅拌可在室温下进行，搅拌时间控制在10分钟-50小时。导电剂可以为石墨、碳黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维，铜等金属粉末或者其组合。粘结剂可以为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酸或者其组合。
步骤9：正极的制备；
将正极材料与导电剂、粘结剂及水混合，充分搅拌混合，涂覆于铝集电极上，烘烤、称量后形成的复合薄膜作为正极。其中，正极材料为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料等。
步骤10：电池组装及测试；
将步骤8制备的多晶硅基纳米材料负极、步骤9制备的正极与电解液及隔膜组装成电池，电池结构示意图如图4所示，静止0.5-10小时，采用蓝电测试系统，进行恒流或恒压充放电循环，测试电池的性能。图5给出了多晶硅粉末锂半电池循环特性示意图。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法，其特征在于，包括：
取一多晶硅基材料，将该多晶硅基材料制备成多晶硅基纳米材料；
将该多晶硅基纳米材料与导电剂、粘结剂及水混合制备成浆料，涂覆于铜集电极薄膜上，烘干称量后形成第一复合薄膜，以该第一复合薄膜作为多晶硅基纳米材料负极；
将正极材料与导电剂、粘结剂及水混合，充分搅拌混合制备成浆料，涂覆于铝集电极上，烘烤、称量后形成第二复合薄膜，以该第二复合薄膜作为正极；以及
将该多晶硅基纳米材料负极、该正极与电解液及隔膜组装成电池；
其中，所述取一多晶硅基材料，将该多晶硅基材料制备成多晶硅基纳米材料的步骤中，该多晶硅基材料采用多晶硅或多晶硅锗，其中多晶硅选用粉末或块状的多晶硅，块状的多晶硅需磨成粉末；多晶硅锗中的Ge组分为0.1％～50％；该多晶硅基材料为n型、p型或本征掺杂，纯度为95％-6N；该多晶硅基材料的粉末颗粒大小为5纳米-10毫米；
所述多晶硅基材料制备成多晶硅基纳米材料后，在该多晶硅基纳米材料表面制备壳层结构，步骤为：将制备的多晶硅基纳米材料置于溶液或化学气相外延系统中，在多晶硅基纳米材料表面沉积壳层结构，制备具有壳层结构的多晶硅基纳米材料；
所述壳层结构采用的材料为铜、二氧化钛、固体电解质、Ge或Sn，壳层结构的厚度为0.5nm～lmm；
所述将该多晶硅基纳米材料与导电剂、粘结剂及水混合制备成浆料，涂覆于铜集电极薄膜上，是将该具有壳层结构的多晶硅基纳米材料与导电剂、粘结剂及水混合制备成浆料，涂覆于铜集电极薄膜上。
2.根据权利要求1所述的多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法，其特征在于，所述取一多晶硅基材料，将该多晶硅基材料制备成多晶硅基纳米材料的步骤中，将该多晶硅基材料制备成多晶硅基纳米材料包括：
采用稀氢氟酸漂洗粉末状的该多晶硅基材料，去除该多晶硅基材料表面的氧化物；
将漂洗过的该多晶硅基材料置于腐蚀液中进行腐蚀，形成多晶硅基材料的纳米结构；
对形成的多晶硅基材料的纳米结构进行分离和清洗；
将分离和清洗后的多晶硅基材料的纳米结构转移到浓硝酸溶液中，去除多晶硅基材料的纳米结构上的金属催化剂；以及
清洗，离心分离，自然晾干，得到多晶硅基纳米材料。
3.根据权利要求2所述的多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法，其特征在于，所述采用稀氢氟酸漂洗粉末状的该多晶硅基材料，去除该多晶硅基材料表面的氧化物的步骤中，稀氢氟酸的浓度为0.1％-5％(体积比)，在室温及搅拌条件下进行漂洗，漂洗时间为1分钟-15分钟。
4.根据权利要求2所述的多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法，其特征在于，所述将漂洗过的该多晶硅基材料置于腐蚀液中进行腐蚀，形成多晶硅基材料的纳米结构的步骤中，腐蚀液为AgNO3和HF的混合溶液，腐蚀液的温度为0-95℃，腐蚀液中添加有H2O2、Fe(NO3)3、NH4NO3或上述三者的任意组合，腐蚀液中的添加剂是在腐蚀过程中分步添加，旨在控制腐蚀速度及腐蚀液氧化剂的浓度；腐蚀液的腐蚀时间在2分钟-24小时，腐蚀过程腐蚀容器需置于通风橱中，废液需回收或作相应无害化处理；腐蚀容器需加盖或用相应大容器避免腐蚀液溅出；腐蚀液中还加入乙醇以控制腐蚀速度及其纳米材料团簇聚集；腐蚀是在搅拌或晃动条件下进行；腐蚀容器为聚四氟乙烯或聚丙烯材质；腐蚀液AgNO3浓度为0.005-0.9mol/L、HF浓度为0.5-10mol/L，添加剂H2O2浓度为0.1-3mol/L，NH4NO3浓度为0.01-10％(质量百分比)。
5.根据权利要求2所述的多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法，其特征在于，所述对形成的多晶硅基材料的纳米结构进行分离和清洗的步骤中，清洗液为去离子水，清洗多次直至氢氟酸被清洗干净。
6.根据权利要求2所述的多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法，其特征在于，所述将分离和清洗后的多晶硅基材料的纳米结构转移到浓硝酸溶液中，去除多晶硅基材料的纳米结构上的金属催化剂的步骤中，浓硝酸浓度为3-15mol/L，浓硝酸去除银催化剂腐蚀时间为5-60分钟。
7.根据权利要求2所述的多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法，其特征在于，所述清洗，离心分离，自然晾干，得到多晶硅基纳米材料的步骤中，清洗液为去离子水，清洗次数为3-4次，采用加温烘干以加速其干燥。
8.根据权利要求1所述的多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法，其特征在于，所述将正极材料与导电剂、粘结剂及水混合，充分搅拌混合制备成浆料，涂覆于铝集电极上，烘烤、称量后形成第二复合薄膜，以该第二复合薄膜作为正极的步骤中，正极材料为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂或镍酸锂。
9.根据权利要求1所述的多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法，其特征在于，所述导电剂为石墨、碳黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维或铜及其任意组合；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素或聚丙烯酸及其任意组合。
10.根据权利要求1所述的多晶硅基纳米结构锂电池的制备方法，其特征在于，所述将该多晶硅基纳米材料负极、该正极与电解液及隔膜组装成电池的步骤之后，还包括：
采用蓝电测试系统，对组装的电池进行恒流或恒压充放电循环，以测试电池的性能。
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