CN115818647A - 一种多孔碳负载纳米硅材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池材料的技术领域，具体涉及一种多孔碳负载纳米硅材料及其制备方法和应用，所述多孔碳负载纳米硅材料的制备方法包括(1)将能在高温焙烧条件下形成多孔结构的碳源分散或溶解于溶剂中；(2)加入微米氧化亚硅和碱金属碳酸盐，混合均匀后干燥，得到前驱体；(3)将所述前驱体在惰性气氛或真空条件下进行高温焙烧，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物；(4)清洗所述复合物，去除硅酸钠，然后真空干燥，即得。该方法过程简单、易操作，没有副产物生成，不需要使用如氢氟酸等危险性试剂，适于工业推广。本发明的多孔碳负载纳米硅材料在锂离子电池上的应用前景很好。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池材料的技术领域，具体涉及一种多孔碳负载纳米硅材料及其制备方法和应用。
背景技术
锂离子电池作为新一代的绿色二次电池，具有能量密度高、循环性能好、充放电效率高等优点，广泛应用于电子设备、电动汽车以及储能领域。近年来随着新能源汽车等产业的迅猛发展，人们对锂离子电池的能量密度的要求越来越高，而目前以石墨为负极材料的商业化锂离子电池已不能满足人们的需求，因此，迫切需要开发出更高能量密度的锂离子电池，其中开发具有高比容量的负极材料是一种能有效提高锂离子电池能量密度的途径。
硅基负极材料包括硅或氧化亚硅，其具有超高的比容量，被认为是非常有潜力替代石墨用作下一代锂离子电池的负极材料。但是，硅基负极的商业化应用目前面临着两个主要的问题，一是在充放电过程中，硅的体积膨胀巨大(300％)，导致活性物质颗粒的粉碎以及SEI膜的连续生长，严重影响了材料的循环稳定性及使用寿命；二是硅的导电性不如石墨，倍率性能有待提升。
为了解决这些问题，现有技术的主要方法是硅基材料纳米化和硅碳材料的复合化。一方面，硅基材料的纳米化能显著减小硅基负极在充放电过程中因体积膨胀带来的应力作用，另一方面，纳米硅与多孔碳复合可以提高导电性，同时多孔碳能够提供脱嵌锂过程的体积膨胀空间，从而提高材料的循环性能。
目前制备纳米硅的方法要有高能球磨法、二氧化硅金属热还原法和硅烷分解法。高能球磨法制备纳米硅的能耗大，粒径不均匀，而且研磨法很难降到100nm以下；属热还原二氧化硅反应难控制，副产物难以分离。利用氧化亚硅发生歧化反应生成硅和二氧化硅，再用HF去除二氧化硅制备纳米硅的方法中，氢氟酸具有极强的腐蚀性，对人体的皮肤、眼睛、呼吸道、消化道黏膜均有腐蚀作用。其他方法的制备过程中还涉及到易燃易爆、危险性高，价格昂贵的试剂，不适合工业生产。除此之外，现有技术制备的纳米级的硅颗粒还容易发生团聚，不易分散，大量纳米硅颗粒团聚成硅球，在充放电过程中因为应力集中而导致材料粉化和脱落，严重影响其在电池体系中的循环性能和使用寿命。
专利CN102447112A介绍了一种多孔碳包覆纳米硅的制备方法，主要制备步骤是：将SiO与聚合物混合，然后高温加热发生碳化歧化反应，聚合物高温下碳化形成多孔碳，SiO高温下发生歧化反应生成硅和二氧化硅，得到多孔碳包覆的二氧化硅/纳米硅的复合材料,然后用HF腐蚀除去二氧化硅得到多孔碳包覆纳米硅复合材料。该方法主要的缺点是刻蚀SiO2使用的HF腐蚀性很强，危险性极大。
专利CN105958047A公开了一种蜂窝状多孔硅碳复合材料及其制备方法，该硅碳复合材料是纳米硅球分布在蜂窝状三维连续多孔碳基质中的杂化结构。采用球形二氧化硅纳米粒子作为硅源，首先将二氧化硅与镁粉混合后惰性气氛下进行镁热还原，形成含有二氧化硅纳米颗粒的连续多孔硅基质，将还原所得产物用盐酸酸洗之后，再将产物均匀分散在树脂单体进行固化，惰性气氛高温焙烧进行原位成碳，最后用氢氟酸将未反应完全的二氧化硅刻蚀，得到蜂窝状多孔硅/碳复合材料，并用于锂离子电池负极材料。此方法中，镁热还原反应会放出大量热、反应迅速，温度难以控制，还会生成大量的硅酸镁或硅化镁副产物。而氢氟酸具有强腐蚀性，危险性极大，且对环境造成污染。
专利CN111146430A介绍了一种多孔核壳结构硅碳负极材料的及其制备方法，内核由纳米硅和多孔碳复合形成，外壳是有机裂解碳源形成的碳包覆。制备方法是硅粉加入有机溶剂中高能球磨得到纳米硅浆料，碳前驱体高温焙烧得到多孔碳，然后将多孔碳加入到纳米硅浆料中，超声振荡，再利用高速分散机将复合浆料均相分散，复合浆料通过喷雾干燥，得到前驱体，再与碳源均相混合高温焙烧进行碳包覆。但是，高能球磨研磨得到的硅颗粒很不均匀，颗粒尺寸较大，很难达到100nm以下，且硅颗粒易团聚，多孔碳与硅浆料均相分散时分散不均匀，制备的硅碳负极材料应用于电池仍存在循环稳定性差的问题。
专利CN102522534A介绍了一种高比容量硅碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)一氧化硅高温歧化生成二氧化硅包覆纳米硅颗粒的结构；(2)将多孔性碳基体材料与步骤(1)得到的二氧化硅/纳米级的硅颗粒的混合物混合，再向上述得到的最终混合物中加入过量的氢氟酸溶液混合搅拌除掉二氧化硅，搅拌均匀后超声分散，然后过滤，得到在多孔性碳基体材料孔隙间复合有纳米硅粒子的碳硅复合材料。循环稳定性得到一定的改善，但是依然存在纳米硅和多孔碳材料混合不均匀，纳米硅团聚的问题，导致电池容量低和循环性能差。并且制备过程用到强腐蚀性的氢氟酸，不仅污染环境而且不安全。
有鉴于此，特提出本发明申请。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新颖的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，该方法的制备过程简单、易操作，没有副产物生成，不需要使用如氢氟酸等危险性试剂，适于工业推广。
本发明方法制备的多孔碳负载纳米硅材料显著缓解了硅基材料的体积膨胀问题，提高了导电性能。
本发明为了达到上述效果而采用的技术方案如下：
多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将能在高温焙烧条件下形成多孔结构的碳源分散或溶解于溶剂中；
(2)加入微米氧化亚硅和碱金属碳酸盐，混合均匀后干燥，得到前驱体；
(3)将所述前驱体在惰性气氛或真空条件下进行高温焙烧，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物；
(4)清洗所述复合物，去除硅酸钠，然后真空干燥，即得。
作为一种案例，所述碳源是蔗糖、淀粉、葡萄糖、酚醛树脂或活性炭中的一种或多种，优选为淀粉。
可选地，所述碱金属碳酸盐为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、碳酸铯中的一种或几种；。
可选地，微米氧化亚硅与碱金属碳酸盐的摩尔比1:2～2:1，加入的碳源与氧化亚硅的质量比为1:3～3:1，多孔碳负载纳米硅材料中的碳含量10wt％～60wt％。
作为一种案例，所述步骤(2)中混合的方法为搅拌、超声、球磨或砂磨中的一种或多种。
可选地，所述步骤(2)中干燥的方法为真空干燥、冷冻干燥或超临界干燥。
作为一种案例，所述步骤(3)中高温焙烧的温度为800～1350℃，优选为850～1150℃，焙烧时间为2～12h，优选为3～6h。
作为一种案例，所述微米氧化亚硅的粒径为1～10微米。
作为一种案例，所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将淀粉加入去离子水中，60-95℃加热搅拌至完全糊化；
(2)加入微米氧化亚硅粉末搅拌均匀，然后再加入碱金属碳酸盐混合均匀，干燥后得到前驱体；
(3)将得到的前驱体在惰性气体保护或真空条件下高温焙烧，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物；
(4)将所述复合物加入去离子水中搅拌、离心，清洗去除硅酸钠，然后真空干燥，即得。
本发明提供一种多孔碳负载纳米硅材料，其根据以上内容任一项所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法获得。
本发明提供一种锂离子电池，所述锂离子电池的电极材料包含上述的多孔碳负载纳米硅材料。
作为一种示例，将所述多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，60℃～120℃真空干燥8～24小时，制得电池用极片；以锂片为对电极，电解液为溶解有六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的混合溶剂，并添加电解液总质量5％的氟代碳酸乙烯酯，其中六氟磷酸锂为1mol/L、碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的体积比1:1，装配成扣式的锂离子电池。
作为一种示例，所述锂离子电池的首次库伦效率≥80％，100次循环后保持≥1000mAh/g。
本发明和现有技术相比具有如下优点：
1、本发明所述的多孔碳负载纳米硅的制备方法不使用HF等危险性试剂，工艺简单易操作没有副产物，能耗低。
2、本发明所述的多孔碳负载纳米硅的制备过程能抑制纳米硅团聚，使得纳米硅均匀分散地负载到多孔碳上，形成独特的多孔碳负载纳米硅结构，有效解决了硅基材料的体积膨胀和导电性差的问题，显著提高电池的容量和循环性能。
3、进一步地，作为一个具体案例，本发明利用淀粉在水相中加热糊化，经烧结后形成碳材料的三维结构；利用氧化亚硅的歧化反应生成小粒径的纳米硅，并利用碳骨架和碳酸钠，防止纳米硅在烧结过程中的团聚；利用淀粉和氧化亚硅颗粒在液相介质中的均匀复合形成纳米硅均匀分散在碳纤维三维结构中的复合结构；利用加入的碳酸钠，一方面烧结过程中和二氧化硅反应去除二氧化硅副产物，另一方面可以增加最终产品中的孔隙作为硅组分膨胀的缓冲空间。
4、本发明的多孔碳负载纳米硅中，纳米硅颗粒均匀负载在多孔碳网上，抑制了硅颗粒团聚，纳米级的硅颗粒减小了硅的体积膨胀，三维的多孔碳网结构为硅体积膨胀提供空间并同时提高材料导电性，因此，当用于锂离子电池时显著提高了电池的循环稳定性。
5、本发明的多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂按照质量比8∶1∶1混合成浆料、均匀涂覆在铜箔上，80℃真空干燥12小时，制得实验电池用极片，以锂片为对电极，装配成扣式电池，制备的电池首次库伦效率达到80％以上，100次循环后保持1000mAh/g以上。
由此可见，本发明的多孔碳负载纳米硅材料在锂离子电池上的应用前景很好。
附图说明
图1是本发明部分实施例制备多孔碳负载纳米硅的一种工艺流程。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
为了测试本发明制备的多孔碳负载纳米硅材料在锂离子电池中的应用性能，作为一种示例，将各实施例的多孔碳负载纳米硅材料按照如下的方法组装成锂离子电池：
将所述多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、羧甲基纤维素钠粘结剂(CMC)按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，60℃-120℃真空干燥8～24小时，制得电池用极片；以锂片为对电极，电解液为溶解有六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶剂，并添加质量百分含量电解液总质量5％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)，其中LiPF6为1mol/L、EC:DMC的体积比1:1，装配成扣式的锂离子电池。
需要注意的是上述内容并非旨在将本发明的多孔碳负载纳米硅材料的应用范围不当地限定在上述的电池结构中，仅是作为一种测试效果的展示。
实施例1
(1)称取淀粉2.5g加入100mL去离子水中，60℃加热搅拌至完全糊化。
(2)然后加入粒径5μm的氧化亚硅2.5g，300r/min球磨1h，搅拌均匀后再加入碳酸钠5g混合均匀，真空干燥后得到前驱体。
(3)前驱体在氮气保护下950℃高温焙烧3h，降至室温，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物。
化学原理：
淀粉在高温下碳化，生成三维的多孔碳网结构，氧化亚硅在高温下发生歧化反应生成硅和二氧化硅，然后二氧化硅和碳酸钠反应生成硅酸钠，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠复合物。
SiO＝Si+SiO2，SiO2+Na2CO3＝Na2SiO3+CO2↑
(4)然后加入去离子水搅拌，离心，用去离子水多次清洗除去硅酸钠，真空干燥后得到多孔碳负载纳米硅材料，其碳含量为20％。
将所得的多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂CMC按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，80℃真空干燥12小时，制得实验用电池极片。然后以锂片为对电极，电解液为溶解有六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶剂，并添加质量百分含量为电解液总质量5％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)，其中LiPF6为1mol/L、EC:DMC的体积比1:1，装配成扣式电池。
制备的电池的首次放电容量3021Ah/g，首效89.79％。100圈循环后容量保持2212mAh/g。
实施例2
(1)称取淀粉2.5g加入100mL去离子水中，60℃加热搅拌至完全糊化。
(2)然后加入粒径5μm的氧化亚硅2.5g，搅拌均匀，再加入碳酸钠2.5g搅拌0.5h，40KHZ下超声1h，冷冻干燥后得到前驱体。
(3)前驱体在氮气保护下950℃高温焙烧3h，降至室温，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物。
(4)然后加入去离子水搅拌，离心，用去离子水多次清洗除去硅酸钠，真空干燥后得到多孔碳负载纳米硅材料，其碳含量为19％。
将所得的多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂CMC按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，80℃真空干燥12小时，制得实验用电池极片，然后按照实施例1装配成扣式电池。
制备的电池的首次放电容量3001mAh/g，首效88.39％。100圈循环后容量保持2132mAh/g。
实施例3
(1)称取淀粉2.5g加入100mL去离子水中，60℃加热搅拌至完全糊化。
(2)然后加入粒径5μm的氧化亚硅2.5g，搅拌均匀，再加入碳酸钠10g，400r/min球磨1h混合均匀，真空干燥后得到前驱体。
(3)前驱体在氮气保护下950℃高温焙烧3h，降至室温，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物。
(4)然后加入去离子水搅拌，离心，用去离子水多次清洗除去硅酸钠，真空干燥后得到多孔碳负载纳米硅材料，其碳含量23％。
将所得的多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂CMC按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，80℃真空干燥12小时，制得实验用电池极片，然后按照实施例1装配成扣式电池。
制备的电池的首次放电容量2999mAh/g，首效88.21％。100圈循环后容量保持2131mAh/g。
实施例4
(1)称取淀粉2.5g加入100mL去离子水中，60℃加热搅拌至完全糊化。
(2)然后加入粒径5μm的氧化亚硅2.5g，搅拌均匀，再加入碳酸钠2.5g混合搅拌0.5h，40KHZ下超声1.5h，干燥后得到前驱体。
(3)前驱体在氮气保护下950℃高温焙烧5h，降至室温，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物。
(4)然后加入去离子水搅拌，离心，用去离子水多次清洗除去硅酸钠，真空干燥后得到多孔碳负载纳米硅材料，其碳含量19％。
将所得多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂CMC按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，80℃真空干燥12小时，制得实验用电池极片，然后按照实施例1装配成扣式电池。
制备的电池的首次放电容量3269Ah/g，首效85.73％。100圈循环后容量保持2002mAh/g。
实施例5
(1)称取淀粉2.5g加入100mL去离子水中，60℃加热搅拌至完全糊化。
(2)然后加入粒径5μm的氧化亚硅1g搅拌均匀，再加入碳酸钠2.5g，40KHZ下超声1h，搅拌0.5h，干燥后得到前驱体。
(3)前驱体在氮气保护下950℃高温焙烧3h，降至室温，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物。
(4)然后加入去离子水搅拌，离心，用去离子水多次清洗除去硅酸钠，真空干燥后得到多孔碳负载纳米硅材料，其碳含量43％。
将所得的多孔碳负载纳米硅材料分别与导电碳黑、粘结剂CMC按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，80℃真空干燥12小时，制得实验用电池极片，然后按照实施例1装配成扣式电池。
制备的电池的首次放电容量2182，首效87.21％。100圈循环后容量保持1541mAh/g。
实施例6
(1)称取淀粉2.5g加入100mL去离子水中，60℃加热搅拌至完全糊化。
(2)然后加入粒径5μm的氧化亚硅5g，搅拌均匀，再加入碳酸钠2.5g混合搅拌1h，干燥后得到前驱体。
(3)前驱体在氮气保护下950℃高温焙烧3h，降至室温，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物。
(4)然后加入去离子水搅拌，离心，用去离子水多次清洗除去硅酸钠，真空干燥后得到多孔碳负载纳米硅材料，其碳含量10％。
将所得的多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂CMC按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，80℃真空干燥12小时，制得实验用电池极片，然后按照实施例1装配成扣式电池。
制备的电池的首次放电容量3578Ah/g，首效88.92％。100圈循环后容量保持2012mAh/g。
实施例7
(1)称取淀粉2.5g加入100mL去离子水中，70℃加热搅拌至完全糊化。
(2)然后加入粒径5μm的氧化亚硅2.5g，搅拌均匀，再加入碳酸钠2.5g混合均匀，400r/min球磨0.5h，干燥后得到前驱体。
(3)前驱体在氮气保护下1000℃高温焙烧3h，降至室温，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物。
(4)然后加入去离子水搅拌，离心，用去离子水多次清洗除去硅酸钠，真空干燥后得到多孔碳负载纳米硅材料，其碳含量16％。
将所得的多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂CMC按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，80℃真空干燥12小时，制得实验用电池极片，然后按照实施例1装配成扣式电池。
制备的电池的首次放电容量3111Ah/g，首效89.79％。100圈循环后容量保持2378mAh/g。
实施例8
(1)称取淀粉2.5g加入100mL去离子水中，60℃加热搅拌至完全糊化。
(2)然后加入粒径1μm的氧化亚硅2.5g，搅拌均匀，加入碳酸钠2.5g混合均匀，400r/min球磨1h，干燥后得到前驱体。
(3)前驱体在氮气保护下850℃高温焙烧3h，降至室温，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物。
(4)然后加入去离子水搅拌，离心，用去离子水多次清洗除去硅酸钠，真空干燥后得到多孔碳负载纳米硅材料，其碳含量17％。
将所得的多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂CMC按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，80℃真空干燥12小时，制得实验用电池极片，然后按照实施例1装配成扣式电池。
制备的电池的首次放电容量3000，首效85.21％。100圈循环后容量保持2020mAh/g。
实施例9
(1)称取1g葡萄糖，25℃下溶于100mL去离子水中。
(2)加入粒径为1um氧化亚硅3g搅拌均匀，在加入碳酸钠6g搅拌均匀，400r/min球磨1h，干燥后得到前驱体。
(3)前驱体在950℃高温焙烧3h，降至室温，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物。
(4)然后加入去离子水搅拌，离心，用去离子水多次清洗除去硅酸钠，真空干燥后得到多孔碳负载纳米硅材料，其碳含量30％。
将所得的多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂CMC按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，80℃真空干燥12小时，制得实验用电池极片，然后按照实施例1装配成扣式电池。
制备的电池的首次放电容量1751Ah/g，首效85.21％。100圈循环后容量保持1201mAh/g。
实施例10
(1)称取淀粉2.5g加入100mL去离子水中，60℃加热搅拌至完全糊化。
(2)然后加入粒径5μm的氧化亚硅2.5g搅拌均匀，再加入碳酸钾5g，300r/min球磨1h混合均匀，干燥后得到前驱体。
(3)前驱体在氮气保护下950℃高温焙烧3h，降至室温，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物。
(4)然后加入去离子水搅拌，离心，用去离子水多次清洗，真空干燥后得到多孔碳负载纳米硅材料，其碳含量21％。
将所得的多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂CMC按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，80℃真空干燥12小时，制得实验用电池极片，然后按照实施例1装配成扣式电池。
制备的电池的首次放电容量3052mAh/g，首效88.09％。100圈循环后容量保持1971mAh/g。
实施例11
(1)称取1g蔗糖，25℃溶于100mL去离子水中。
(2)加入3um氧化亚硅3g搅拌均匀，在加入碳酸钠6g搅拌0.5h，40KHz超声1h，干燥后得到前驱体。
(3)前驱体在950℃高温焙烧3h，降至室温，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物。
(4)然后加入去离子水搅拌，离心，用去离子水多次清洗除去硅酸钠，真空干燥后得到多孔碳负载纳米硅材料，其碳含量32％。
将所得的多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂CMC按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，80℃真空干燥12小时，制得实验用电池极片，然后按照实施例1装配成扣式电池。
制备的电池的首次放电容量1742Ah/g，首效84.24％。100圈循环后容量保持1205mAh/g。
实施例12
(1)称取1g活性炭，25℃下溶于100mL去离子水中。
(2)加入1um氧化亚硅3g搅拌均匀，在加入碳酸钠6g搅拌0.5h，30KHz超声1h，干燥后得到前驱体。
(3)前驱体在950℃高温焙烧3h，降至室温，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物。
(4)然后加入去离子水搅拌，离心，用去离子水多次清洗除去硅酸钠，真空干燥后得到多孔碳负载纳米硅材料，其碳含量48％。
将所得的多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂CMC按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，80℃真空干燥12小时，制得实验用电池极片，然后按照实施例1装配成扣式电池。
制备的电池的首次放电容量1688Ah/g，首效83.74％。100圈循环后容量保持1119mAh/g。
实施例1-12(简略记为案例1-12)制备方法的主要参数如下表1所示。
表1
Claims (10)
1.多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将能在高温焙烧条件下形成多孔结构的碳源分散或溶解于溶剂中；
(2)加入微米氧化亚硅和碱金属碳酸盐，混合均匀后干燥，得到前驱体；
(3)将所述前驱体在惰性气氛或真空条件下进行高温焙烧，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物；
(4)清洗所述复合物，去除硅酸钠，然后真空干燥，即得。
2.根据权利要求1所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，其特征在于，所述碳源是蔗糖、淀粉、葡萄糖、酚醛树脂或活性炭中的一种或多种，优选为淀粉；
可选地，所述碱金属碳酸盐为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、碳酸铯中的一种或几种；
可选地，微米氧化亚硅与碱金属碳酸盐的摩尔比1:2～2:1，加入的碳源与氧化亚硅的质量比为1:3～3:1，多孔碳负载纳米硅材料中的碳含量10wt％～60wt％。
3.根据权利要求1所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中混合的方法为搅拌、超声、球磨或砂磨中的一种或多种；
可选地，所述步骤(2)中干燥的方法为真空干燥、冷冻干燥或超临界干燥。
4.根据权利要求1所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中高温焙烧的温度为800～1350℃，优选为850～1150℃，焙烧时间为2～12h，优选为3～6h。
5.根据权利要求1所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，其特征在于，所述微米氧化亚硅的粒径为1～10微米。
6.根据权利要求1-5任一项所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将淀粉加入去离子水中，60-95℃加热搅拌至完全糊化；
(2)加入微米氧化亚硅粉末搅拌均匀，然后再加入碱金属碳酸盐混合均匀，干燥后得到前驱体；
(3)将得到的前驱体在惰性气体保护或真空条件下高温焙烧，得到多孔碳负载纳米硅和硅酸钠的复合物；
(4)将所述复合物加入去离子水中搅拌、离心，清洗去除硅酸钠，然后真空干燥，即得。
7.一种多孔碳负载纳米硅材料，其特征在于，根据权利要求1-6任一项所述的多孔碳负载纳米硅材料的制备方法获得。
8.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的电极材料包含权利要求7所述的多孔碳负载纳米硅材料。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，将所述多孔碳负载纳米硅材料与导电碳黑、粘结剂按照质量比8∶1∶1混合成浆料，均匀涂覆在铜箔上，60℃～120℃真空干燥8～24小时，制得电池用极片；以锂片为对电极，电解液为溶解有六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的混合溶剂，并添加电解液总质量5％的氟代碳酸乙烯酯，其中六氟磷酸锂为1mol/L、碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的体积比1:1，装配成扣式的锂离子电池。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的首次库伦效率≥80％，100次循环后保持≥1000mAh/g。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210273221A1 (en) * | 2018-11-13 | 2021-09-02 | Guangdong Kaijin New Energy Technology Co., Ltd. | Hollow/porous silicon-based composite material and preparation method thereof |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2203802A1 (en) * | 1994-10-27 | 1996-05-09 | Hiroshi Ishizuka | Nonaqueous secondary battery and process for producing the same |
| CN101565855A (zh) * | 2008-04-23 | 2009-10-28 | 中国科学院微电子研究所 | 基于共蒸法制备硅纳米晶超晶格结构的方法 |
| CN104617272A (zh) * | 2015-02-03 | 2015-05-13 | 东莞市迈科科技有限公司 | 一种多孔硅碳复合材料的制备方法 |
| CN108963236A (zh) * | 2018-08-06 | 2018-12-07 | 桑德集团有限公司 | 硅材料/碳复合材料及其制备方法、碳包覆的硅材料/碳复合材料及其制备方法 |
| CN109449423A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-03-08 | 东莞市凯金新能源科技股份有限公司 | 一种中空/多孔结构硅基复合材料及其制法 |
| CN109817925A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-05-28 | 广东凯金新能源科技股份有限公司 | 锂离子二次电池硅氧化物复合负极材料及制法 |
| WO2022000589A1 (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-06 | 瑞声声学科技(深圳)有限公司 | 硅基复合负极材料的制备方法 |
-
2022
- 2022-11-18 CN CN202211448281.8A patent/CN115818647B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2203802A1 (en) * | 1994-10-27 | 1996-05-09 | Hiroshi Ishizuka | Nonaqueous secondary battery and process for producing the same |
| CN101565855A (zh) * | 2008-04-23 | 2009-10-28 | 中国科学院微电子研究所 | 基于共蒸法制备硅纳米晶超晶格结构的方法 |
| CN104617272A (zh) * | 2015-02-03 | 2015-05-13 | 东莞市迈科科技有限公司 | 一种多孔硅碳复合材料的制备方法 |
| CN108963236A (zh) * | 2018-08-06 | 2018-12-07 | 桑德集团有限公司 | 硅材料/碳复合材料及其制备方法、碳包覆的硅材料/碳复合材料及其制备方法 |
| CN109449423A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-03-08 | 东莞市凯金新能源科技股份有限公司 | 一种中空/多孔结构硅基复合材料及其制法 |
| CN109817925A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-05-28 | 广东凯金新能源科技股份有限公司 | 锂离子二次电池硅氧化物复合负极材料及制法 |
| WO2022000589A1 (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-06 | 瑞声声学科技(深圳)有限公司 | 硅基复合负极材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| TAN, T, ET AL: "Passivating oxygen atoms in SiO through pre-treatment with Na2CO3 to increase its first cycle efficiency for lithium-ion batteries", 《ELECTROCHIMICA ACTA》, vol. 404 * |
| 代启发: "以淀粉为前驱体制备多孔碳材料的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 * |
| 赵智泉;刘庆雷;黄大成;周凤羽;刘元超;张荻;: "锂离子电池负极用硅/碳纳米复合材料制备方法和性能的研究进展", 《机械工程材料》, no. 9 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210273221A1 (en) * | 2018-11-13 | 2021-09-02 | Guangdong Kaijin New Energy Technology Co., Ltd. | Hollow/porous silicon-based composite material and preparation method thereof |
Also Published As
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