CN113264713A - 一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料制备技术领域，尤其是一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，所述复合材料由以下原料构成：硅20‑35质量份；碳15‑30质量份；纤维10‑20质量份；环氧树脂11‑18质量份；三氧化二铝10‑18质量份；强化剂5‑10质量份；纳米氧化铝5‑8质量份；氮2‑5质量份；石墨烯6‑12质量份；着色剂2‑7质量份，有益效果在于：通过设置的三氧化二铝、强化剂，便于将增强复合材料的整体强度，通过设置的着色剂，便于在加工过程中改变复合材料的颜色，提高多样性，通过设置的氮、石墨烯，便于提高复合材料的电化学性能，提升复合材料在不同环境下的导电效果。
Description
技术领域
本发明涉及材料制备技术领域，尤其涉及一种硬碳硅复合负极材料及其制 备方法。
背景技术
近年来不同种类的复合材料产品已经普及到电子部件、汽车部件，此外复 合材料的产品种类日趋多样化，应用领域涉及航空航天、国防军工、工业工 程、医疗卫生等。
现有的复合材料在制造过程中内部会产生气孔，气孔率越高复合材料的质 量越差，严重影响复合材料的质量；并且现有的复合材料整体强度较低，无法 进行长久使用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的现有的复合材料在制造过程中 内部会产生气孔，气孔率越高复合材料的质量越差，严重影响复合材料的质量； 并且现有的复合材料整体强度较低，无法进行长久使用的缺点，而提出的一种 硬碳硅复合负极材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，所述复合材料由以下原料构 成：硅20-35质量份；碳15-30质量份；纤维10-20质量份；环氧树脂11-18 质量份；三氧化二铝10-18质量份；强化剂5-10质量份；纳米氧化铝5-8质量 份；氮2-5质量份；石墨烯6-12质量份；着色剂2-7质量份。
优选的，所述复合材料的具体原料为：硅25质量份；碳20质量份；纤维15 质量份；环氧树脂16质量份；三氧化二铝13质量份；强化剂6质量份；纳米 氧化铝7质量份；氮4质量份；石墨烯8质量份。
优选的，所述复合材料的具体原料为：硅35质量份；碳15质量份；纤维30 质量份；环氧树脂15质量份；三氧化二铝18质量份；强化剂10质量份；纳米 氧化铝8质量份；氮5质量份；石墨烯10质量份。
优选的，所述复合材料的具体原料为：硅20质量份；碳23质量份；纤维17 质量份；环氧树脂14质量份；三氧化二铝11质量份；强化剂9质量份；纳米 氧化铝6质量份；氮4质量份；石墨烯11质量份；着色剂5质量份。
优选的，所述复合材料制备方法包括以下步骤：
步骤一：将纤维与环氧树脂放入搅拌机中充分搅拌，搅拌时间为10-15分 钟，之后将搅拌结合的纤维与环氧树脂放入胶槽内浸渍，之后通过滚轴使适量 的环氧树脂胶液湿润每组纤维层；
步骤二：之后将搅拌机清洗，再将硅与碳放入搅拌机内充分搅拌，在搅拌 的过程可以加入适量的着色剂，一次来改变原料的颜色，之后将三氧化二铝、 强化剂、纳米氧化铝、氮、石墨烯进行充分搅拌；
步骤三；将以上放入模具内进行固化，时间控制在六十分钟，此过程可以 在真空或者压力下进行，在固化的过程中，固化的速率取决于冷却速率；
步骤四：当固化结束之后，将模具进行拆除，将成型的复合材料取出，然 后对其进行硬度测试。
优选的，所述着色剂为多颜色染料，所述着色剂颜色包括黑、黄、白等。
本发明提出的一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，有益效果在于：
1、通过设置的三氧化二铝、强化剂，便于将增强复合材料的整体强度，通 过设置的着色剂，便于在加工过程中改变复合材料的颜色，提高多样性，通过 设置的氮、石墨烯，便于提高复合材料的电化学性能，提升复合材料在不同环 境下的导电效果；
2、通过设置的纤维，纤维容易被环氧树脂浸润，所以能够减少复合材料的 气孔数量，通过设置的纳米氧化铝，便于进一步降低复合材料内部的气孔，提 高复合材料的质量。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，复合材料的具体原料为：硅25质 量份；碳20质量份；纤维15质量份；环氧树脂16质量份；三氧化二铝13质 量份；强化剂6质量份；纳米氧化铝7质量份；氮4质量份；石墨烯8质量份。
本实施例中的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将纤维与环氧树脂放入搅拌机中充分搅拌，搅拌时间为10-15分 钟，之后将搅拌结合的纤维与环氧树脂放入胶槽内浸渍，之后通过滚轴使适量 的环氧树脂胶液湿润每组纤维层；
步骤二：之后将搅拌机清洗，再将硅与碳放入搅拌机内充分搅拌，之后将 三氧化二铝、强化剂、纳米氧化铝、氮、石墨烯进行充分搅拌；
步骤三；将以上放入模具内进行固化，时间控制在六十分钟，此过程可以 在真空或者压力下进行，在固化的过程中，固化的速率取决于冷却速率；
步骤四：当固化结束之后，将模具进行拆除，将成型的复合材料取出，然 后对其进行硬度测试。
实施例2
一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，复合材料的具体原料为：硅35质 量份；碳15质量份；纤维30质量份；环氧树脂15质量份；三氧化二铝18质 量份；强化剂10质量份；纳米氧化铝8质量份；氮5质量份；石墨烯10质量 份。
本实施例中的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将纤维与环氧树脂放入搅拌机中充分搅拌，搅拌时间为10-15分 钟，之后将搅拌结合的纤维与环氧树脂放入胶槽内浸渍，之后通过滚轴使适量 的环氧树脂胶液湿润每组纤维层；
步骤二：之后将搅拌机清洗，再将硅与碳放入搅拌机内充分搅拌，之后将 三氧化二铝、强化剂、纳米氧化铝、氮、石墨烯进行充分搅拌；
步骤三；将以上放入模具内进行固化，时间控制在六十分钟，此过程可以 在真空或者压力下进行，在固化的过程中，固化的速率取决于冷却速率；
步骤四：当固化结束之后，将模具进行拆除，将成型的复合材料取出，然 后对其进行硬度测试。
实施例3
一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，复合材料的具体原料为：硅20质 量份；碳23质量份；纤维17质量份；环氧树脂14质量份；三氧化二铝11质 量份；强化剂9质量份；纳米氧化铝6质量份；氮4质量份；石墨烯11质量份； 着色剂5质量份。
本实施例中的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将纤维与环氧树脂放入搅拌机中充分搅拌，搅拌时间为10-15分 钟，之后将搅拌结合的纤维与环氧树脂放入胶槽内浸渍，之后通过滚轴使适量 的环氧树脂胶液湿润每组纤维层；
步骤二：之后将搅拌机清洗，再将硅与碳放入搅拌机内充分搅拌，在搅拌 的过程可以加入适量的着色剂，一次来改变原料的颜色，之后将三氧化二铝、 强化剂、纳米氧化铝、氮、石墨烯进行充分搅拌；
步骤三；将以上放入模具内进行固化，时间控制在六十分钟，此过程可以 在真空或者压力下进行，在固化的过程中，固化的速率取决于冷却速率；
步骤四：当固化结束之后，将模具进行拆除，将成型的复合材料取出，然 后对其进行硬度测试。
对照例1：
一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，复合材料的具体原料为：硅25质 量份；碳20质量份；纤维15质量份；环氧树脂16质量份；三氧化二铝13质 量份；强化剂6质量份；纳米氧化铝7质量份。
本实施例中的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将纤维与环氧树脂放入搅拌机中充分搅拌，搅拌时间为10-15分 钟，之后将搅拌结合的纤维与环氧树脂放入胶槽内浸渍，之后通过滚轴使适量 的环氧树脂胶液湿润每组纤维层；
步骤二：之后将搅拌机清洗，再将硅与碳放入搅拌机内充分搅拌，之后将 三氧化二铝、强化剂、纳米氧化铝进行充分搅拌；
步骤三；将以上放入模具内进行固化，时间控制在六十分钟，此过程可以 在真空或者压力下进行，在固化的过程中，固化的速率取决于冷却速率；
步骤四：当固化结束之后，将模具进行拆除，将成型的复合材料取出，然 后对其进行硬度测试。
对照例2：
一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，复合材料的具体原料为：硅35质 量份；碳15质量份；纤维30质量份；环氧树脂15质量份；强化剂10质量份； 纳米氧化铝8质量份；氮5质量份；石墨烯10质量份。
本实施例中的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将纤维与环氧树脂放入搅拌机中充分搅拌，搅拌时间为10-15分 钟，之后将搅拌结合的纤维与环氧树脂放入胶槽内浸渍，之后通过滚轴使适量 的环氧树脂胶液湿润每组纤维层；
步骤二：之后将搅拌机清洗，再将硅与碳放入搅拌机内充分搅拌，之后将 强化剂、纳米氧化铝、氮、石墨烯进行充分搅拌；
步骤三；将以上放入模具内进行固化，时间控制在六十分钟，此过程可以 在真空或者压力下进行，在固化的过程中，固化的速率取决于冷却速率；
步骤四：当固化结束之后，将模具进行拆除，将成型的复合材料取出，然 后对其进行硬度测试。
对照例3：
一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，复合材料的具体原料为：硅20质 量份；碳23质量份；纤维17质量份；环氧树脂14质量份；三氧化二铝11质 量份；强化剂9质量份；氮4质量份；石墨烯11质量份；着色剂5质量份。
本实施例中的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将纤维与环氧树脂放入搅拌机中充分搅拌，搅拌时间为10-15分 钟，之后将搅拌结合的纤维与环氧树脂放入胶槽内浸渍，之后通过滚轴使适量 的环氧树脂胶液湿润每组纤维层；
步骤二：之后将搅拌机清洗，再将硅与碳放入搅拌机内充分搅拌，之后将 强化剂、氮、石墨烯进行充分搅拌；
步骤三；将以上放入模具内进行固化，时间控制在六十分钟，此过程可以 在真空或者压力下进行，在固化的过程中，固化的速率取决于冷却速率；
步骤四：当固化结束之后，将模具进行拆除，将成型的复合材料取出，然 后对其进行硬度测试。
表一
总结：有表一并经过试验得出复合材料的导电性与氮和石墨烯紧密相关。
表二
总结：由表二并经过试验得出复合材料的整体强度与三氧化二铝紧密相关。
表三
总结：由表二并经过试验得出复合材料的气孔率与纳米氧化铝紧密相关， 且复合材料的颜色与着色剂相关。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明 的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围 之内。
Claims (6)
1.一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，其特征在于：所述复合材料由以下原料构成：硅20-35质量份；碳15-30质量份；纤维10-20质量份；环氧树脂11-18质量份；三氧化二铝10-18质量份；强化剂5-10质量份；纳米氧化铝5-8质量份；氮2-5质量份；石墨烯6-12质量份；着色剂2-7质量份。
2.根据权利要求1所述的一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，其特征在于，所述复合材料的具体原料为：硅25质量份；碳20质量份；纤维15质量份；环氧树脂16质量份；三氧化二铝13质量份；强化剂6质量份；纳米氧化铝7质量份；氮4质量份；石墨烯8质量份。
3.根据权利要求1所述的一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，其特征在于，所述复合材料的具体原料为：硅35质量份；碳15质量份；纤维30质量份；环氧树脂15质量份；三氧化二铝18质量份；强化剂10质量份；纳米氧化铝8质量份；氮5质量份；石墨烯10质量份。
4.根据权利要求1所述的一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，其特征在于，所述复合材料的具体原料为：硅20质量份；碳23质量份；纤维17质量份；环氧树脂14质量份；三氧化二铝11质量份；强化剂9质量份；纳米氧化铝6质量份；氮4质量份；石墨烯11质量份；着色剂5质量份。
5.根据权利要求1所述的一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，其特征在于，所述复合材料制备方法包括以下步骤：
步骤一：将纤维与环氧树脂放入搅拌机中充分搅拌，搅拌时间为10-15分钟，之后将搅拌结合的纤维与环氧树脂放入胶槽内浸渍，之后通过滚轴使适量的环氧树脂胶液湿润每组纤维层；
步骤二：之后将搅拌机清洗，再将硅与碳放入搅拌机内充分搅拌，在搅拌的过程可以加入适量的着色剂，一次来改变原料的颜色，之后将三氧化二铝、强化剂、纳米氧化铝、氮、石墨烯进行充分搅拌；
步骤三；将以上放入模具内进行固化，时间控制在六十分钟，此过程可以在真空或者压力下进行，在固化的过程中，固化的速率取决于冷却速率；
步骤四：当固化结束之后，将模具进行拆除，将成型的复合材料取出，然后对其进行硬度测试。
6.根据权利要求1所述的一种硬碳硅复合负极材料及其制备方法，其特征在于，所述着色剂为多颜色染料，所述着色剂颜色包括黑、黄、白等。
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