CN114975942A - 微/纳结构硅碳负极材料及制备方法 - Google Patents

微/纳结构硅碳负极材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，制备明胶/硅纳米颗粒混合溶液，并加入含有表面活性剂的1‑十八碳烯混合液中，乳化均质，将油包水乳液在油浴锅中蒸发水分，离心洗涤，真空干燥，最终得到明胶/硅纳米颗粒微球；步骤2，将上述微球分散于明胶溶液中，然后将浆液涂在铜箔上，进行干燥处理；然后在管式炉中氩气环境下热解，得到微/纳结构硅碳负极材料。还提供一种微/纳结构硅碳负极材料，本发明方法首次使用明胶通过乳化‑自组装的方法制备明胶/硅纳米颗粒微球，制备得到的微/纳结构硅碳负极材料库伦效率高，循环稳定。

Description

微/纳结构硅碳负极材料及制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料及新能源材料技术领域，具体涉及一种微/纳结构硅碳负极材料，还涉及一种微/纳结构硅碳负极材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池因其优异的性能在各种消费电子产品和储能领域中广泛应用。目前商业化锂离子电池负极材料的选用以石墨类材料为主，但是石墨类负极材料存在微观结构稳定性较差、倍率性能较差和充放电平台较低放入缺点，而且商用的石墨类负极其容量接近理论值372mAh/g，难以满足日益增长的高能电池需求。
硅被认为是下一代高能量密度锂离子电池的负极材料，主要归因于其储量丰富和分布广泛、成熟的单质硅制备提纯工艺、嵌锂形成合金对应极高的体积比容量(9786mAh/cm3)和质量比容量(4200mAh/g)以及较低的放电电位(Si平均脱锂电位0.4V vs.Li/Li+)。但是Si在充放电过程中存在三大主要问题：(1)体积变化非常大(约300％)，进而导致电极材料粉化脱落；(2)SEI膜持续形成，消耗大量的锂离子；(3)本征载流子浓度很低，导电性很差。
为了解决上述存在的问题，科研人员提出了将硅纳米颗粒与碳基材料进行复合制备的微/纳结构硅碳复合材料，该结构可以结合硅基材料与碳基材料，以及微米材料和纳米材料的优点，经过对微观结构合理的设计，在预留孔隙缓解硅基材料体积膨胀的同时，具有较小的比表面积，且在循环的过程中结构能够稳定存在。但是已有的研究中存在以下问题，一为在制备微/纳结构硅碳负极材料的过程中通常用到喷雾干燥仪、球磨仪等特定设备。二为制备过程中存在对硅纳米颗粒进行改性，预留孔隙以及碳化后酸洗等过程，过程复杂，产生废液等污染物。
针对上述问题，本发明设计了一种步骤简便的微/纳结构硅碳负极材料的制备方法。即明胶包覆基于乳化自组装法制备明胶/硅纳米颗粒微球，经过碳化得到微/纳结构硅碳负极材料。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种微/纳结构硅碳负极材料，该材料首次库伦效率和首次放电比容量高，循环性能和倍率性能得到了提高。
本发明的第二个目的是提供一种微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，过程简单，设备易得。
本发明所采用的第一个技术方案是，微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备明胶/硅纳米颗粒混合溶液，并加入含有表面活性剂的1-十八碳烯混合液中，乳化均质，将油包水乳液在油浴锅中蒸发水分，离心洗涤，真空干燥，最终得到明胶/硅纳米颗粒微球；
步骤2，将上述微球分散于明胶溶液中，然后将浆液涂在铜箔上，进行干燥处理；然后在管式炉中氩气环境下热解，得到微/纳结构硅碳负极材料。
本发明的特征还在于，
步骤1具体按照以下步骤实施：
步骤1.1，配置含0.5wt％表面活性剂的1-十八碳烯混合液，在25～35℃，在搅拌频率为3000rpm的条件下均质2min备用；
步骤1.2，配制浓度为20～40mg/ml的明胶水溶液，60℃用磁力搅拌器充分搅拌使明胶完全溶解备用；
步骤1.3，将硅纳米颗粒加入到步骤1.2配制的明胶水溶液中，60℃超声分散30min，得到明胶/硅纳米颗粒混合溶液；
步骤1.4，将步骤1.3中制成的明胶/硅纳米颗粒混合溶液逐滴加入到步骤1.1的混合液中，在25～35℃，在搅拌频率为5000rpm的条件下乳化均质2min；
步骤1.5，将步骤1.4制成乳液在95～97℃的油浴锅中蒸发水分，蒸发时间为3～5h，冷却至室温；
步骤1.6，将冷却至室温的混合液，在搅拌频率为3000rpm条件下以石油醚为洗涤剂离心洗涤两次，在60℃真空干燥12h，得到明胶/硅纳米颗粒微球。
步骤1.1中使用的表面活性剂为hypermer 2296。
步骤1.2中，溶解明胶所需水的体积为1-十八碳烯体积的25％。
步骤1.3中，加入的硅纳米颗粒的质量为明胶质量的50％～200％；明胶与硅纳米颗粒总的质量浓度为60mg/ml。
步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1，在60-70℃条件下，将明胶完全溶解于去离子水中，磁力搅拌得到浓度为50mg/mL的明胶水溶液；待冷却至室温，将制备好的明胶/硅纳米颗粒微球加入到明胶水溶液中，浆料在室温下连续搅拌2-3h；然后将浆液涂在集流体铜箔上，室温下干燥12-15h，60-70℃真空干燥12-15h；
步骤2.2，在管式炉中450～650℃氩气环境下热解1h，升温速率为2℃/min，得到微/纳结构硅碳负极材料。
步骤2.1中加入明胶/硅纳米颗粒微球的质量为明胶质量的100～300％。
本发明所采用的第二个技术方案是，微/纳结构硅碳负极材料，采用上述的方法制备得到。
本发明的有益效果是：
本发明方法首次使用明胶通过乳化-自组装的方法制备明胶/硅纳米颗粒微球，制备得到的微/纳结构硅碳负极材料首次库伦效率和首次放电比容量高，循环性能和倍率性能得到了提高。且制备过程不需要对硅纳米颗粒进行改性，制备流程简单，设备易得。该方法过程简单，不需要对硅纳米颗粒进行改性，不需要预留孔隙，明胶热解碳化后体积减少产生的孔隙可以缓解硅纳米颗粒的体积膨胀。
附图说明
图1为实施例1中制备得到微/纳结构硅碳负极材料的SEM图；
图2为实施例1中制备得到微/纳结构硅碳负极材料以及对比例1制备得到的核壳结构硅碳负极材料的循环数据；
图3为实施例1中制备得到微/纳结构硅碳负极材料以及对比例1制备得到的核壳结构硅碳负极材料的倍率数据；
图4为实施例1中制备得到微/纳结构硅碳负极材料以及对比例1制备得到的核壳结构硅碳负极材料的剥离力数据；
图5为实施例1中制备得到微/纳结构硅碳负极材料剥离后的实物图。
图6为对比例1制备得到的核壳结构硅碳负极材料剥离后的实物图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备明胶(上海阔泉生物科技有限公司，Mw：181266，分散系数：1.02)/硅纳米颗粒(Si NPs，上海水田纳米科技有限公司，粒径70～200nm)混合溶液，并加入含有表面活性剂的1-十八碳烯混合液中，乳化均质，将油包水乳液在油浴锅中蒸发水分，离心洗涤，真空干燥，最终得到明胶/硅纳米颗粒微球；
步骤1具体按照以下步骤实施：
步骤1.1，配置含0.5wt％表面活性剂的1-十八碳烯混合液，在25～35℃，在搅拌频率为3000rpm的条件下均质2min备用；
步骤1.1中使用的表面活性剂为hypermer 2296。
步骤1.2，配制浓度为20～40mg/ml的明胶水溶液，60℃用磁力搅拌器充分搅拌使明胶完全溶解备用；
步骤1.2中，溶解明胶所需水的体积为1-十八碳烯体积的25％。
步骤1.3，将硅纳米颗粒(Si NPs，上海水田纳米科技有限公司，粒径70～200nm)加入到步骤1.2配制的明胶水溶液中，60℃超声分散30min，得到明胶/硅纳米颗粒混合溶液；
步骤1.3中，加入的硅纳米颗粒的质量为明胶质量的50％～200％；明胶与硅纳米颗粒总的质量浓度为60mg/ml。
步骤1.4，将步骤1.3中制成的明胶/硅纳米颗粒混合溶液逐滴加入到步骤1.1的混合液中，在25～35℃，在搅拌频率为5000rpm的条件下乳化均质2min；
步骤1.5，将步骤1.4制成乳液在95～97℃的油浴锅中蒸发水分，蒸发时间为3～5h，冷却至室温；
步骤1.6，将冷却至室温的混合液，在搅拌频率为3000rpm条件下以石油醚为洗涤剂离心洗涤两次，在60℃真空干燥12h，得到明胶/硅纳米颗粒微球。
步骤2，将上述微球分散于明胶溶液中，然后将浆液涂在铜箔上，进行干燥处理；然后在管式炉中氩气环境下热解，得到微/纳结构硅碳负极材料。
步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1，在60-70℃条件下，将明胶完全溶解于去离子水中，磁力搅拌得到浓度为50mg/mL的明胶水溶液；待冷却至室温，将制备好的明胶/硅纳米颗粒微球加入到明胶水溶液中，浆料在室温下连续搅拌2-3h；然后将浆液涂在集流体铜箔上，室温下干燥12-15h，60-70℃真空干燥12-15h；
步骤2.1中加入明胶/硅纳米颗粒微球的质量为明胶质量的100～300％。
步骤2.2，在管式炉中450～650℃氩气环境下热解1h，升温速率为2℃/min，得到微/纳结构硅碳负极材料。
本发明还提供一种微/纳结构硅碳负极材料，采用上述任意一项的方法制备得到。
以下从原理方面对本发明进行说明：
通过控制微球的组成以及微球与明胶的比例，达到对微纳结构硅碳负极材料微观结构的控制。微球中明胶碳化后形成的孔隙能够缓解硅纳米颗粒在循环过程中的体积变化。包覆微球的明胶在碳化后可形成连续的导电网络，提高硅碳负极材料的导电性。
实施例1
一种微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备明胶/硅纳米颗粒混合溶液，并加入含有表面活性剂的1-十八碳烯混合液中，乳化均质，将油包水乳液在油浴锅中蒸发水分，离心洗涤，真空干燥，最终得到明胶/硅纳米颗粒微球；
步骤1具体按照以下步骤实施：
步骤1.1，配置含0.5wt％表面活性剂的1-十八碳烯混合液，在25～35℃，在搅拌频率为3000rpm的条件下均质2min备用；
步骤1.1中使用的表面活性剂为hypermer 2296。
步骤1.2，配制浓度为-30mg/ml的明胶水溶液，60℃用磁力搅拌器充分搅拌使明胶完全溶解备用；
步骤1.2中，溶解明胶所需水的体积为1-十八碳烯体积的25％。
步骤1.3，将硅纳米颗粒加入到步骤1.2配制的明胶水溶液中，60℃超声分散30min，得到明胶/硅纳米颗粒混合溶液；
步骤1.3中，加入的硅纳米颗粒的质量为明胶质量的100％；明胶与硅纳米颗粒总的质量浓度为60mg/ml。
步骤1.4，将步骤1.3中制成的明胶/硅纳米颗粒混合溶液逐滴加入到步骤1.1的混合液中，在30℃，在搅拌频率为5000rpm的条件下乳化均质2min；
步骤1.5，将步骤1.4制成乳液在97℃的油浴锅中蒸发水分，蒸发时间为3～5h，冷却至室温；
步骤1.6，将冷却至室温的混合液，在搅拌频率为3000rpm条件下以石油醚为洗涤剂离心洗涤两次，在60℃真空干燥12h，得到明胶/硅纳米颗粒微球。
步骤2，将上述微球分散于明胶溶液中，然后将浆液涂在铜箔上，进行干燥处理；然后在管式炉中氩气环境下热解，得到微/纳结构硅碳负极材料。
步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1，在60℃条件下，将明胶完全溶解于去离子水中，磁力搅拌得到浓度为50mg/mL的明胶水溶液；待冷却至室温，将制备好的明胶/硅纳米颗粒微球加入到明胶水溶液中，浆料在室温下连续搅拌3h；然后将浆液涂在集流体铜箔上，室温下干燥12h，60℃真空干燥12h；
步骤2.1中加入明胶/硅纳米颗粒微球的质量为明胶质量的200％。
步骤2.2，在管式炉中550℃氩气环境下热解1h，升温速率为2℃/min，得到微/纳结构硅碳负极材料。
对比例1
与实施例1使用相同的明胶与硅纳米颗粒用量所得核壳结构硅碳负极材料说明：实施例1所用到的明胶与硅纳米颗粒总的质量比为(明胶:硅＝2:1)。核壳结构硅碳负极材料具体制备方法为：60℃下配置100mg/ml的明胶水溶液，将明胶质量分数50％的硅纳米颗粒加入明胶水溶液中，搅拌12h，降温至30℃，将所得浆液涂敷在铜箔上，室温下干燥12h，60℃真空干燥箱中干燥12h。碳化条件为在管式炉中550℃氩气环境下热解1h，升温速率为2℃/min，得到核壳结构硅碳负极材料。
如图1所示，实施例1制备的硅碳负极材料的SEM图。由图可知，微/纳结构明显，微球的形貌保持良好，硅纳米颗粒在碳基质中分散均匀，碳壳能够完整包覆硅纳米颗粒。
如图2所示，实施例1制备的硅碳负极材料与对比例1的核壳结构硅碳负极材料的循环数据。在0.2A/g的电流密度下，微/纳结构负极的首次放电比容量为2086.9mAh/g，首效为92.15％，高于核壳结构负极的1649.4mAh/g和88.50％。在1A/g的电流密度下经过100次循环后微/纳结构负极的放电比容量为1115.4mAh/g，高于核壳结构负极材料的691.1mAh/g。
如图3所示，实施例1制备的微/纳结构硅碳负极材料以及对比例1的核壳结构硅碳负极材料的倍率数据。由图可以直观的看出，微/纳结构负极在不同电流密度下的比容量均高于核壳结构负极，且当电流密度重新降低到1A/g时，微/纳结构负极的比容量恢复更大，即结构更稳定。
如图4所示，实施例1制备的微/纳结构硅碳负极材料以及核壳结构硅碳负极材料的剥离数据。由图可知，微/纳结构负极的剥离力最大为4.53N，大于对比例1的核壳结构负极材料的3.92N。剥离后的实物图如图5可知微/纳结构负极材料被剥离的材料少，即结构更稳定。剥离后的实物图如图5-6可知硅碳负极材料之间的作用力较大。
实施例2
一种微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备明胶/硅纳米颗粒混合溶液，并加入含有表面活性剂的1-十八碳烯混合液中，乳化均质，将油包水乳液在油浴锅中蒸发水分，离心洗涤，真空干燥，最终得到明胶/硅纳米颗粒微球；
步骤1具体按照以下步骤实施：
步骤1.1，配置含0.5wt％表面活性剂的1-十八碳烯混合液，在25℃，在搅拌频率为3000rpm的条件下均质2min备用；
步骤1.1中使用的表面活性剂为hypermer 2296。
步骤1.2，配制浓度为20mg/ml的明胶水溶液，60℃用磁力搅拌器充分搅拌使明胶完全溶解备用；
步骤1.2中，溶解明胶所需水的体积为1-十八碳烯体积的25％。
步骤1.3，将硅纳米颗粒加入到步骤1.2配制的明胶水溶液中，60℃超声分散30min，得到明胶/硅纳米颗粒混合溶液；
步骤1.3中，加入的硅纳米颗粒的质量为明胶质量的200％；明胶与硅纳米颗粒总的质量浓度为60mg/ml。
步骤1.4，将步骤1.3中制成的明胶/硅纳米颗粒混合溶液逐滴加入到步骤1.1的混合液中，在25℃，在搅拌频率为5000rpm的条件下乳化均质2min；
步骤1.5，将步骤1.4制成乳液在95℃的油浴锅中蒸发水分，蒸发时间为3h，冷却至室温；
步骤1.6，将冷却至室温的混合液，在搅拌频率为3000rpm条件下以石油醚为洗涤剂离心洗涤两次，在60℃真空干燥12h，得到明胶/硅纳米颗粒微球。
步骤2，将上述微球分散于明胶溶液中，然后将浆液涂在铜箔上，进行干燥处理；然后在管式炉中氩气环境下热解，得到微/纳结构硅碳负极材料。
步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1，在60℃条件下，将明胶完全溶解于去离子水中，磁力搅拌得到浓度为50mg/mL的明胶水溶液；待冷却至室温，将制备好的明胶/硅纳米颗粒微球加入到明胶水溶液中，浆料在室温下连续搅拌2h；然后将浆液涂在集流体铜箔上，室温下干燥12h，60℃真空干燥12h；
步骤2.1中加入明胶/硅纳米颗粒微球的质量为明胶质量的100％。
步骤2.2，在管式炉中450℃氩气环境下热解1h，升温速率为2℃/min，得到微/纳结构硅碳负极材料。
实施例3
一种微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备明胶/硅纳米颗粒混合溶液，并加入含有表面活性剂的1-十八碳烯混合液中，乳化均质，将油包水乳液在油浴锅中蒸发水分，离心洗涤，真空干燥，最终得到明胶/硅纳米颗粒微球；
步骤1具体按照以下步骤实施：
步骤1.1，配置含0.5wt％表面活性剂的1-十八碳烯混合液，在25～35℃，在搅拌频率为3000rpm的条件下均质2min备用；
步骤1.1中使用的表面活性剂为hypermer 2296。
步骤1.2，配制浓度为40mg/ml的明胶水溶液，60℃用磁力搅拌器充分搅拌使明胶完全溶解备用；
步骤1.2中，溶解明胶所需水的体积为1-十八碳烯体积的25％。
步骤1.3，将硅纳米颗粒加入到步骤1.2配制的明胶水溶液中，60℃超声分散30min，得到明胶/硅纳米颗粒混合溶液；
步骤1.3中，加入的硅纳米颗粒的质量为明胶质量的50％；明胶与硅纳米颗粒总的质量浓度为60mg/ml。
步骤1.4，将步骤1.3中制成的明胶/硅纳米颗粒混合溶液逐滴加入到步骤1.1的混合液中，在35℃，在搅拌频率为5000rpm的条件下乳化均质2min；
步骤1.5，将步骤1.4制成乳液在97℃的油浴锅中蒸发水分，蒸发时间为5h，冷却至室温；
步骤1.6，将冷却至室温的混合液，在搅拌频率为3000rpm条件下以石油醚为洗涤剂离心洗涤两次，在60℃真空干燥12h，得到明胶/硅纳米颗粒微球。
步骤2，将上述微球分散于明胶溶液中，然后将浆液涂在铜箔上，进行干燥处理；然后在管式炉中氩气环境下热解，得到微/纳结构硅碳负极材料。
步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1，在70℃条件下，将明胶完全溶解于去离子水中，磁力搅拌得到浓度为50mg/mL的明胶水溶液；待冷却至室温，将制备好的明胶/硅纳米颗粒微球加入到明胶水溶液中，浆料在室温下连续搅拌3h；然后将浆液涂在集流体铜箔上，室温下干燥15h，70℃真空干燥15h；
步骤2.1中加入明胶/硅纳米颗粒微球的质量为明胶质量的100～300％。
步骤2.2，在管式炉中650℃氩气环境下热解1h，升温速率为2℃/min，得到微/纳结构硅碳负极材料。
实施例4
一种微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备明胶/硅纳米颗粒混合溶液，并加入含有表面活性剂的1-十八碳烯混合液中，乳化均质，将油包水乳液在油浴锅中蒸发水分，离心洗涤，真空干燥，最终得到明胶/硅纳米颗粒微球；
步骤1具体按照以下步骤实施：
步骤1.1，配置含0.5wt％表面活性剂的1-十八碳烯混合液，在26℃，在搅拌频率为3000rpm的条件下均质2min备用；
步骤1.1中使用的表面活性剂为hypermer 2296。
步骤1.2，配制浓度为30mg/ml的明胶水溶液，60℃用磁力搅拌器充分搅拌使明胶完全溶解备用；
步骤1.2中，溶解明胶所需水的体积为1-十八碳烯体积的25％。
步骤1.3，将硅纳米颗粒加入到步骤1.2配制的明胶水溶液中，60℃超声分散30min，得到明胶/硅纳米颗粒混合溶液；
步骤1.3中，加入的硅纳米颗粒的质量为明胶质量的100％；明胶与硅纳米颗粒总的质量浓度为60mg/ml。
步骤1.4，将步骤1.3中制成的明胶/硅纳米颗粒混合溶液逐滴加入到步骤1.1的混合液中，在30℃，在搅拌频率为5000rpm的条件下乳化均质2min；
步骤1.5，将步骤1.4制成乳液在96℃的油浴锅中蒸发水分，蒸发时间为3～5h，冷却至室温；
步骤1.6，将冷却至室温的混合液，在搅拌频率为3000rpm条件下以石油醚为洗涤剂离心洗涤两次，在60℃真空干燥12h，得到明胶/硅纳米颗粒微球。
步骤2，将上述微球分散于明胶溶液中，然后将浆液涂在铜箔上，进行干燥处理；然后在管式炉中氩气环境下热解，得到微/纳结构硅碳负极材料。
步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1，在65℃条件下，将明胶完全溶解于去离子水中，磁力搅拌得到浓度为50mg/mL的明胶水溶液；待冷却至室温，将制备好的明胶/硅纳米颗粒微球加入到明胶水溶液中，浆料在室温下连续搅拌2h；然后将浆液涂在集流体铜箔上，室温下干燥14h，65℃真空干燥13h；
步骤2.1中加入明胶/硅纳米颗粒微球的质量为明胶质量的100～300％。
步骤2.2，在管式炉中500℃氩气环境下热解1h，升温速率为2℃/min，得到微/纳结构硅碳负极材料。
实施例5
一种微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备明胶/硅纳米颗粒混合溶液，并加入含有表面活性剂的1-十八碳烯混合液中，乳化均质，将油包水乳液在油浴锅中蒸发水分，离心洗涤，真空干燥，最终得到明胶/硅纳米颗粒微球；
步骤1具体按照以下步骤实施：
步骤1.1，配置含0.5wt％表面活性剂的1-十八碳烯混合液，在25℃，在搅拌频率为3000rpm的条件下均质2min备用；
步骤1.1中使用的表面活性剂为hypermer 2296。
步骤1.2，配制浓度为40mg/ml的明胶水溶液，60℃用磁力搅拌器充分搅拌使明胶完全溶解备用；
步骤1.2中，溶解明胶所需水的体积为1-十八碳烯体积的25％。
步骤1.3，将硅纳米颗粒加入到步骤1.2配制的明胶水溶液中，60℃超声分散30min，得到明胶/硅纳米颗粒混合溶液；
步骤1.3中，加入的硅纳米颗粒的质量为明胶质量的50％；明胶与硅纳米颗粒总的质量浓度为60mg/ml。
步骤1.4，将步骤1.3中制成的明胶/硅纳米颗粒混合溶液逐滴加入到步骤1.1的混合液中，在25℃，在搅拌频率为5000rpm的条件下乳化均质2min；
步骤1.5，将步骤1.4制成乳液在97℃的油浴锅中蒸发水分，蒸发时间为3～5h，冷却至室温；
步骤1.6，将冷却至室温的混合液，在搅拌频率为3000rpm条件下以石油醚为洗涤剂离心洗涤两次，在60℃真空干燥12h，得到明胶/硅纳米颗粒微球。
步骤2，将上述微球分散于明胶溶液中，然后将浆液涂在铜箔上，进行干燥处理；然后在管式炉中氩气环境下热解，得到微/纳结构硅碳负极材料。
步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1，在60℃条件下，将明胶完全溶解于去离子水中，磁力搅拌得到浓度为50mg/mL的明胶水溶液；待冷却至室温，将制备好的明胶/硅纳米颗粒微球加入到明胶水溶液中，浆料在室温下连续搅拌3h；然后将浆液涂在集流体铜箔上，室温下干燥12h，60℃真空干燥15h；
步骤2.1中加入明胶/硅纳米颗粒微球的质量为明胶质量的100％。
步骤2.2，在管式炉中600℃氩气环境下热解1h，升温速率为2℃/min，得到微/纳结构硅碳负极材料。

Claims (8)

1.微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备明胶/硅纳米颗粒混合溶液，并加入含有表面活性剂的1-十八碳烯混合液中，乳化均质，将油包水乳液在油浴锅中蒸发水分，离心洗涤，真空干燥，最终得到明胶/硅纳米颗粒微球；
步骤2，将上述微球分散于明胶溶液中，然后将浆液涂在铜箔上，进行干燥处理；然后在管式炉中氩气环境下热解，得到微/纳结构硅碳负极材料。
2.根据权利要求1所述的微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1具体按照以下步骤实施：
步骤1.1，配置含0.5wt％表面活性剂的1-十八碳烯混合液，在25～35℃，在搅拌频率为3000rpm的条件下均质2min备用；
步骤1.2，配制浓度为20～40mg/ml的明胶水溶液，60℃用磁力搅拌器充分搅拌使明胶完全溶解备用；
步骤1.3，将硅纳米颗粒加入到步骤1.2配制的明胶水溶液中，60℃超声分散30min，得到明胶/硅纳米颗粒混合溶液；
步骤1.4，将步骤1.3中制成的明胶/硅纳米颗粒混合溶液逐滴加入到步骤1.1的混合液中，在25～35℃，在搅拌频率为5000rpm的条件下乳化均质2min；
步骤1.5，将步骤1.4制成乳液在95～97℃的油浴锅中蒸发水分，蒸发时间为3～5h，冷却至室温；
步骤1.6，将冷却至室温的混合液，在搅拌频率为3000rpm条件下以石油醚为洗涤剂离心洗涤两次，在60℃真空干燥12h，得到明胶/硅纳米颗粒微球。
3.根据权利要求2所述的微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1.1中使用的表面活性剂为hypermer 2296。
4.根据权利要求2所述的微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1.2中，溶解明胶所需水的体积为1-十八碳烯体积的25％。
5.根据权利要求2所述的微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1.3中，加入的硅纳米颗粒的质量为明胶质量的50％～200％；明胶与硅纳米颗粒总的质量浓度为60mg/ml。
6.根据权利要求1所述的微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2具体按照以下步骤实施：
步骤2.1，在60-70℃条件下，将明胶完全溶解于去离子水中，磁力搅拌得到浓度为50mg/mL的明胶水溶液；待冷却至室温，将制备好的明胶/硅纳米颗粒微球加入到明胶水溶液中，浆料在室温下连续搅拌2-3h；然后将浆液涂在集流体铜箔上，室温下干燥12-15h，60-70℃真空干燥12-15h；
步骤2.2，在管式炉中450～650℃氩气环境下热解1h，升温速率为2℃/min，得到微/纳结构硅碳负极材料。
7.根据权利要求6所述的微/纳结构硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2.1中加入明胶/硅纳米颗粒微球的质量为明胶质量的100～300％。
8.微/纳结构硅碳负极材料，其特征在于，采用如权利要求1-7任意一项的方法制备得到。
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