CN110526251A - 一种锂电池二氧化硅负极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了了一种锂电池二氧化硅负极材料制备方法，(1)量取适量的碳酸氢钠，加入到水和乙醇混合溶液中搅拌至均匀。(2)将称量好的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与正硅酸乙酯(TEOS)依次加入到混合溶液中搅拌反应，经抽滤清洗、酸洗、抽滤和煅烧保温后即得。本发明的方法简单易操作，可以控制纳米管粒子大小，满足不同领域应用的需求，解决了锂电池二氧化硅负极材料难以制备的技术难题；制成的锂电池二氧化硅负极材料纳米管大小可控，海藻管状孔径均匀，材料的稳定性高，微观纳米形貌稳定。

Description

一种锂电池二氧化硅负极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池二氧化硅负极材料材料的技术领域，特别是一种锂电池二氧化硅负极材料的制备方法。
背景技术
锂电池二氧化硅负极材料由于特殊的表面结构和巨大的比表面积，在很多领域都有运用。目前制备的锂电池二氧化硅负极材料的方法特别是现有的氧化铝硬模板法化学气相沉积不能很好的低成本制备孔径较大、多孔分布均匀的锂电池二氧化硅负极材料，影响锂电池二氧化硅负极材料的使用。
因此，发明一种方法简单、可控形貌的锂电池二氧化硅负极材料的制备方法，对锂电池二氧化硅负极材料的制备有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种锂电池二氧化硅负极材料的制备方法。本发明的方法简单易操作，可以控制纳米管粒子大小，满足不同领域应用的需求，解决了锂电池二氧化硅负极材料难以制备的技术难题；制成的锂电池二氧化硅负极材料纳米管大小可控，海藻管状孔径均匀，材料的稳定性高，微观纳米形貌稳定。
本发明的技术方案：一种锂电池二氧化硅负极材料的制备方法，包括如下步骤：
（a）量取碳酸氢钠，加入到乙醇/水混合溶液中搅拌均匀，得A品；
（b）将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和正硅酸乙酯(TEOS)按顺序依次加入A品中磁力搅拌反应，得C品；
（c）将C品抽滤清洗，并将抽滤洗涤后的样品加入盐酸水溶液中酸洗，得D品；
（d）对D品进行抽滤，使用超纯水清洗后干燥，得E品；
（e）使用马弗炉对E品煅烧保温，即得海藻状孔径均匀的锂电池二氧化硅负极材料。
前述锂电池二氧化硅负极材料的制备方法中，所述步骤（a）中，碳酸氢钠质量g：乙醇/水混合溶液体积ml的比例为3-4:100。
前述锂电池二氧化硅负极材料的制备方法中，所述步骤（a）中乙醇/水混合溶液，无水乙醇：水的比例为2.5-2：1。
前述锂电池二氧化硅负极材料的制备方法中，所述步骤（b）中十六烷基三甲基溴化铵用量为每100mlA品中加入1.5-2.5g十六烷基三甲基溴化铵；正硅酸乙酯用量为为每100mlA品中加入3-4ml正硅酸乙酯。
前述锂电池二氧化硅负极材料的制备方法中，所述步骤（c）中盐酸浓度为1-2mol/L。
前述锂电池二氧化硅负极材料的制备方法中，所述步骤（e）中马弗炉煅烧温度为550-650℃，保温1-2h后随炉冷却至室温。
前述锂电池二氧化硅负极材料的制备方法中，所述步骤（c）、（d）所使用的抽滤所使用的滤膜规格为直径50 mm孔径0.2μm。
与现有技术相比，本发明具有的有益技术效果：
1.现有的制备锂电池二氧化硅负极材料的制备方法较复杂，以往使用的化学气相沉积法制备锂电池二氧化硅负极材料往往需要使用工业氧化铝模板，且实验仪器昂贵，实验步骤较为复杂，本方法步骤（1）和步骤（2）在乙醇/水混合溶液中加入碳酸氢钠形成碱性溶液氛围促进TEOS水解形成二氧化硅粒子附着在CTAB形成的胶束外，通过步骤（5）煅烧除去CTAB得到锂电池二氧化硅负极材料，具有方法简单易操作等特点。
现有方法制备的锂电池二氧化硅负极材料特别是化学气相沉积法所制备的锂电池二氧化硅负极材料，结构一致但内部较为紧凑，特别是作为锂离子电池负极材料因内部空隙较小可能造成活性物质开裂甚至崩塌。采用此方法制备锂电池二氧化硅负极材料步骤（a）、（b）通过控制反应时乙醇/水的比例可以控制纳米管粒子大小，以此达到满足不同领域应用的需求。
现有的锂电池二氧化硅负极材料制备方法所制备的样品形貌单一，只能制备规范的纳米管形貌，无法满足用户需求，采用此方法制备锂电池二氧化硅负极材料步骤（1）、（2）通过控制CTAB的加入量可以控制管的形貌，制备出类似海藻状自生长的锂电池二氧化硅负极材料，内径为近似直角状，可以有效稳定其微观纳米形貌，保证了材料的稳定性。
综上所述，本发明的方法简单易操作，可以控制纳米管粒子大小，满足不同领域应用的需求，解决了锂电池二氧化硅负极材料难以制备的技术难题；制成的锂电池二氧化硅负极材料纳米管大小可控，海藻管状孔径均匀，材料的稳定性高，微观纳米形貌稳定。
附图说明
图 1 是本发明制备得到的锂电池二氧化硅负极材料的扫描电镜(SEM)图；
图 2 是本发明制备得到的锂电池二氧化硅负极材料的扫描电镜(SEM)图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1：一种锂电池二氧化硅负极材料的制备方法，包括如下步骤：
（a）量取3.6g的碳酸氢钠，加入到的100ml乙醇/水=2的混合溶液中搅拌均匀。
（b）将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)2.0g和正硅酸乙酯(TEOS)3.5ml加入按顺序依次加入混合溶液中25℃磁力搅拌反应25h。
（c）抽滤清洗，并将抽滤洗涤后的样品加入1mol/L盐酸水溶液中酸洗4h。
（d）抽滤，使用超纯水清洗后干燥。
（e）马弗炉600℃煅烧保温2h即得海藻状孔径均匀的锂电池二氧化硅负极材料。
实施例1：一种锂电池二氧化硅负极材料的制备方法，包括如下步骤：
（a）取3.6g的碳酸氢钠，加入到的100ml乙醇/水=2的混合溶液中搅拌均匀。
（b）将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)2.0g和正硅酸乙酯(TEOS)3.5ml加入按顺序依次加入混合溶液中25℃磁力搅拌反应25h。
（c）抽滤清洗，并将抽滤洗涤后的样品加入1mol/L盐酸水溶液中酸洗4h。
（d）抽滤，使用超纯水清洗后干燥。
（e）马弗炉600℃煅烧保温2h即得海藻状孔径均匀的锂电池二氧化硅负极材料。
实施例2：一种锂电池二氧化硅负极材料的制备方法，包括如下步骤：
（a）取3g的碳酸氢钠，加入到的100ml乙醇/水=2的混合溶液中搅拌均匀。
（b）将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)1.5g和正硅酸乙酯(TEOS)3ml加入按顺序依次加入混合溶液中25℃磁力搅拌反应25h。
（c）抽滤清洗，并将抽滤洗涤后的样品加入1.5mol/L盐酸水溶液中酸洗4h。
（d）抽滤，使用超纯水清洗后干燥。
（e）马弗炉550℃煅烧保温2h即得海藻状孔径均匀的锂电池二氧化硅负极材料。
实施例3：一种锂电池二氧化硅负极材料的制备方法，包括如下步骤：
（a）取4g的碳酸氢钠，加入到的100ml乙醇/水=2.5的混合溶液中搅拌均匀。
（b）将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)2.5g和正硅酸乙酯(TEOS)4ml加入按顺序依次加入混合溶液中25℃磁力搅拌反应25h。
（c）抽滤清洗，并将抽滤洗涤后的样品加入2mol/L盐酸水溶液中酸洗4h。
（d）抽滤，使用超纯水清洗后干燥。
（e）马弗炉650℃煅烧保温2h即得海藻状孔径均匀的锂电池二氧化硅负极材料。

Claims (7)

1.一种锂电池二氧化硅负极材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（a）取碳酸氢钠，加入乙醇/水混合溶液中搅拌均匀，得A品；
（b）将十六烷基三甲基溴化铵和正硅酸乙酯按顺序依次加入A品中磁力搅拌反应，得C品；
（c）将C品抽滤清洗，并将抽滤洗涤后的样品加入盐酸水溶液中酸洗，得D品；
（d）对D品进行抽滤，使用超纯水清洗后干燥，得E品；
（e）使用马弗炉对E品煅烧保温，即得海藻状孔径均匀的锂电池二氧化硅负极材料。
2.根据权利要求1所述锂电池二氧化硅负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（a）中，碳酸氢钠质量g：乙醇/水混合溶液体积ml的比例为3-4:100。
3.根据权利要求1所述锂电池二氧化硅负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（a）中乙醇/水混合溶液，无水乙醇：水的比例为2.5-2：1。
4.根据权利要求1所述锂电池二氧化硅负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（b）中每100mlA品中加入1.5-2.5g十六烷基三甲基溴化铵；每100mlA品中加入3-4ml正硅酸乙酯。
5.根据权利要求1所述锂电池二氧化硅负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（c）中盐酸浓度为1-2mol/L。
6.根据权利要求1所述锂电池二氧化硅负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（e）中马弗炉煅烧温度为550-650℃，保温1-2h后随炉冷却至20-30℃。
7.根据权利要求1所述锂电池二氧化硅负极材料的制备方法，其特征在于：步骤（c）、（d）所使用的抽滤所使用的滤膜规格为直径50 mm孔径0.2μm。
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