CN113003581A - 用于锂离子电池的SiOx-C复合负极材料的制备方法 - Google Patents
用于锂离子电池的SiOx-C复合负极材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113003581A CN113003581A CN202110157810.8A CN202110157810A CN113003581A CN 113003581 A CN113003581 A CN 113003581A CN 202110157810 A CN202110157810 A CN 202110157810A CN 113003581 A CN113003581 A CN 113003581A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- siox
- lithium ion
- ion battery
- negative electrode
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
本发明公开了一种用于锂离子电池的SiOx‑C复合负极材料的备方法,所述复合材料是在制备二氧化硅水凝胶的同时,直接加入前驱体,再经过高温碳化制备而成的。对SiOx进行碳复合,一方可以提高材料的电子电导率,改善其倍率性能;另一方面碳材料的引入可以缓冲SiOx颗粒在充放电过程中的体积变化,从而提升材料循环寿命;更重要的是本发明所涉及的制备方法更加简便且成本低。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池负极材料技术领域,具体涉及一种锂离子电池SiOx-C的制备方法。
背景技术
锂离子电池凭借能量密度高、循环寿命长等优点被作为储能材料广泛用于便携式电子设备、电动汽车和电子存储系统等领域。目前商用的石墨负极材料因其理论容量(372mAh g-1)较低,而无法满足高比能锂离子电池的要求。硅材料的理论容量(4200mAh g-1)远远高于石墨,成为最有前景的锂离子电池负极材料之一。然而,硅材料的成本较高,且充放电过程中体积膨胀大,表现出较差的循环性能和倍率性能,严重限制了该材料的应用。目前,硅碳材料循环寿命得到了明显的改善,然而仍然存在成本和比容量的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的是提供一种用于锂离子电池的SiOx-C复合负极材料的制备方法,该SiOx-C复合材料是通过在制备二氧化硅水凝胶的同时,直接加入碳前驱体,再经过高温煅烧法制备而成的。该材料具有高的比容量、优异的循环性能和倍率性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种用于锂离子电池的SiOx-C复合负极材料的制备方法,其特征在于:将正硅酸乙酯TEOS加入至乙醇中均匀溶解,再滴加稀盐酸搅拌后,直接加入碳前驱体,搅拌使其溶解充分后,再加入稀氨水调节,老化后通过常压干燥并研磨均匀,在惰性气氛下以一定的升温速度升温至800~1000℃并进行热处理保温,制得SiOx-C复合负极材料。
优选地,所述碳前驱体选自葡萄糖、明胶、酚醛树脂、线型酚醛树脂中任何一种或它们的混合物。
优选地,升温速度为1-10℃/min,热处理保温时间为1-5h。
优选地,所述高温处理所需的惰性气氛为氮气、氩气、氢氩混合气体或氢氮混合气体。
本发明所述复合负极材料是在制备二氧化硅水凝胶的同时,直接加入碳前驱体,再经过高温碳化制备而成的。对SiOx进行碳复合,一方面可以提高材料的电子电导率,改善其倍率性能;另一方面碳材料的引入可以缓冲SiOx颗粒在充放电过程中的体积变化,从而提升材料的循环寿命;更重要的是本发明所涉及的制备方法更加简便且成本低廉。
附图说明
图1a是采用实施例1制备的SiOx-C复合材料的扫描电子显微镜图;图1b是组装的锂离子电池的循环性能图。
图2a是采用实施例2制备的SiOx-C复合材料的扫描电子显微镜图;图2b是组装的锂离子电池的循环性能图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式,都属于本发明所保护的范围。
实施例1
将9mL TEOS加入至乙醇中均匀溶解,再滴加稀盐酸搅拌1小时后加入15g葡萄糖,搅拌1小时使其溶解充分后再加入稀氨水调节pH至7左右,使其形成葡萄糖-二氧化硅原位复合凝胶,老化12小时后通过常压干燥并研磨均匀形成粉末原料;将粉末原料在氮气氛下以10℃/min升温至1000℃并保温2小时。其形貌如图1a所示。按照锂离子电池负极材料在纽扣电池组装,材料在50mA/g的电流密度下的首次充电容量为514.2mAh/g测试结果见图1b。
实施例2
将9mL TEOS加入至乙醇中均匀溶解,再滴加稀盐酸搅拌1小时后加入10g线性酚醛树脂粉末,搅拌1小时使其溶解充分后再加入稀氨水调节pH至7左右,使其形成线性酚醛树脂-二氧化硅原位复合凝胶,老化12小时后通过常压干燥并研磨均匀形成粉末原料;将粉末原料在氮气氛下以10℃/min升温至1000℃并保温2小时。其形貌如图2a所示。按照锂离子电池负极材料在纽扣电池组装,材料在50mA/g的电流密度下的首次充电容量为503.9mAh/g测试结果见图2b。
锂离子电池的组装步骤如下:将实施例中制备的SiOx-C复合负极材料、导电剂Super P、粘结剂PVDF(聚偏氟乙烯)按照8:1:1的质量比混合均匀,再用NMP(N-甲基吡咯烷酮)为溶剂将混合物调浆涂于铜箔之上,经干燥裁片后作为工作电极;以1M LiFP6 EC/DEC(1:1)为电解液、锂金属为对电极和参比电极、组装成CR2025型纽扣半电池。
Claims (4)
1.一种用于锂离子电池的SiOx-C复合负极材料的制备方法,其特征在于:将正硅酸乙酯TEOS加入至乙醇中均匀溶解,再滴加稀盐酸搅拌后,直接加入碳前驱体,搅拌使其溶解充分后,再加入稀氨水调节,老化后通过常压干燥并研磨均匀,在惰性气氛下以一定的升温速度升温至800~1000℃并进行热处理保温,制得SiOx-C复合负极材料。
2.如权利要求1所述的用于锂离子电池的SiOx-C复合负极材料的制备方法,其特征在于:所述碳前驱体选自葡萄糖、明胶、酚醛树脂、线型酚醛树脂中任何一种或它们的混合物。
3.如权利要求1所述的用于锂离子电池的SiOx-C复合负极材料的制备方法,其特征在于:升温速度为1-10℃/min,热处理保温时间为1-5h。
4.如权利要求1所述的用于锂离子电池的SiOx-C复合负极材料的制备方法,其特征在于:所述高温处理所需的惰性气氛为氮气、氩气、氢氩混合气体或氢氮混合气体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110157810.8A CN113003581A (zh) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | 用于锂离子电池的SiOx-C复合负极材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110157810.8A CN113003581A (zh) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | 用于锂离子电池的SiOx-C复合负极材料的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113003581A true CN113003581A (zh) | 2021-06-22 |
Family
ID=76385049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110157810.8A Withdrawn CN113003581A (zh) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | 用于锂离子电池的SiOx-C复合负极材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113003581A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023155333A1 (zh) * | 2022-02-15 | 2023-08-24 | 常州大学 | 一种基于压电效应制备高性能锂离子硅基负极材料的方法及其应用 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103236534A (zh) * | 2013-04-24 | 2013-08-07 | 北京科技大学 | 一种锂离子电池氧化硅/碳复合负极材料的制备方法 |
-
2021
- 2021-02-05 CN CN202110157810.8A patent/CN113003581A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103236534A (zh) * | 2013-04-24 | 2013-08-07 | 北京科技大学 | 一种锂离子电池氧化硅/碳复合负极材料的制备方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023155333A1 (zh) * | 2022-02-15 | 2023-08-24 | 常州大学 | 一种基于压电效应制备高性能锂离子硅基负极材料的方法及其应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108598390B (zh) | 一种锂硫电池用正极材料的制备方法及锂硫电池 | |
JP7269571B2 (ja) | 全固体電池の製造方法 | |
CN108336300A (zh) | 一种锂离子电池正极极片及其制备方法 | |
CN111769288B (zh) | 一种锂离子电池正极材料原位补锂的方法 | |
CN111646459A (zh) | 一种硼掺杂石墨烯材料的制备方法及其应用 | |
CN111484247B (zh) | 一种玻璃正极材料及其制备方法和应用 | |
CN115974033A (zh) | 氮掺杂介孔碳包覆磷酸焦磷酸铁钠复合材料及制备方法 | |
CN116845214A (zh) | 补钠添加剂和碳共包覆复合磷酸铁钠正极材料、制备方法 | |
CN111017903A (zh) | 一种高性能碳阳极pan硬碳材料及其制备方法 | |
CN114335534A (zh) | 磷酸锆锂快离子导体包覆改性的钴酸锂正极材料及其制备方法与应用 | |
CN112786860B (zh) | 复合正极材料及其制备方法、正极浆料、正极极片与全固态电池 | |
CN113003581A (zh) | 用于锂离子电池的SiOx-C复合负极材料的制备方法 | |
CN116885121A (zh) | 镍交联海藻酸钠诱导的磷酸钒钠复合正极材料及其制备方法和应用 | |
CN113003578A (zh) | 一种高性能锂离子电池SiOx-C负极材料的制备方法 | |
CN108767249B (zh) | 一种硬碳电极材料的制备方法 | |
CN113764672B (zh) | 一种预锂化正极浆料及其制备方法与应用 | |
CN107492656B (zh) | 一种自支撑NaVPO4F/C钠离子复合正极及其制备方法 | |
CN109309228B (zh) | 正极活性材料、制备方法、正极和高比能量动力电池 | |
CN115172683A (zh) | 一种锂离子电池负极材料、锂离子电池及制备方法 | |
CN114678494A (zh) | 一种负极预锂化及同时得到sei膜的方法、负极和锂离子电池 | |
CN109962232B (zh) | 正极活性材料、制备方法、正极和电池 | |
CN111477860A (zh) | 一种GaSn/NC复合材料的制备方法 | |
CN117525372B (zh) | 一种基于金属有机骨架材料的锂电池负极材料 | |
CN114583137B (zh) | 一种在碳表面进行硫掺杂磷修饰的方法及其应用 | |
CN108054373B (zh) | 一种磷酸锂铁/碳复合材料及其在锂电池中的应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210622 |