CN117476902B - 一种超低温高循环稳定性的硅基负极材料及其锂离子电池 - Google Patents

一种超低温高循环稳定性的硅基负极材料及其锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN117476902B
CN117476902B CN202311583820.3A CN202311583820A CN117476902B CN 117476902 B CN117476902 B CN 117476902B CN 202311583820 A CN202311583820 A CN 202311583820A CN 117476902 B CN117476902 B CN 117476902B
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon dioxide
lithium ion
ion battery
nano silicon
cycle stability
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.)
Active
Application number
CN202311583820.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117476902A (zh
Inventor
童新进
李福星
谢江兴
曹蓬勃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Meisaier Technology Co ltd
Original Assignee
Hubei Meisaier Technology Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Meisaier Technology Co ltd filed Critical Hubei Meisaier Technology Co ltd
Priority to CN202311583820.3A priority Critical patent/CN117476902B/zh
Publication of CN117476902A publication Critical patent/CN117476902A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117476902B publication Critical patent/CN117476902B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
    • H01M4/602—Polymers
    • 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
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • 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
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，且公开了一种超低温高循环稳定性的硅基负极材料及其锂离子电池，本发明以1,4‑二(萘基苯并咪唑)苯中间体作为交联单体，进行超交联反应生成微孔超交联聚合物，同时在反应过程中加入聚乙二醇接枝纳米二氧化硅，可以均匀的负载到微孔超交联聚合物及其碳化产物中。利用多孔碳基体包覆纳米二氧化硅，作为锂离子电池负极的活性材料，多孔碳基体的包覆作用，可以缓解纳米二氧化硅在充放电过程中的体积膨胀现象，改善负极的结构稳定性，从而提高锂离子电池的循环稳定性能。在超低温状态下，仍具有很高放电比容量，表现出很好的低温容量保持率，耐低温性能优异。

Description

一种超低温高循环稳定性的硅基负极材料及其锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种超低温高循环稳定性的硅基负极材料及其锂离子电池。
背景技术
锂离子电池的能量密度大、充电效率高、污染较小，广泛应用在手机，计算机，新能源汽车等领域。目前锂离子电池存在耐低温和低温循环性能较差的问题。并且商用的锂离子电池负极材料为石墨炭负极，其理论比容量较低，开发耐低温、高容量的锂离子电池负极材料具有重要的意义。
纳米二氧化硅具有非常高的理论比容量，并且廉价易得，储锂能力好，放电点位低，是最具有发展前景的锂离子电池负极材料，但是二氧化硅在充放电过程中，会产生剧烈的体积膨胀，会破坏负极材料结构稳定性，导致负极材料的比容量衰减严重；将二氧化硅与电化学性能优良的碳材料复合，可以有效提高硅基锂离子电池负极材料的比容量、低温循环稳定性等性能。
发明内容
解决的技术问题：提供了一种超低温高循环稳定性的硅基负极材料及其锂离子电池，解决了锂离子电池耐低温性能和低温循环稳定性能不好的问题。
技术方案：
一种超低温高循环稳定性的硅基负极材料的制备工艺：
S1、向反应瓶中加入1,2-二氯乙烷、1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体，搅拌溶解，加入聚乙二醇接枝纳米二氧化硅，超声分散10-30min，再加入三氯化铁、二甲氧基甲烷，75-85℃回流36-48h，过滤，依次用水、乙醇洗涤，干燥，制得微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅；
S2、将微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅在高温管式炉，氮气气氛，升温至800-900℃，煅烧2-4h，冷却，得到超低温高循环稳定性的硅基负极材料。
进一步的，S1中聚乙二醇接枝纳米二氧化硅的质量是1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体质量的1-12％。
进一步的，1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体的制备工艺为：向反应瓶中加入溶剂、1,4-二(溴甲基)苯、2-(2-萘基)-1H-苯并咪唑和催化剂氢化钠，50-75℃回流反应3-8h，旋转蒸发，水、丙酮依次洗涤，干燥，制得1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体。
进一步的，溶剂包括二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃、1,4-二氧六环。
进一步的，2-(2-萘基)-1H-苯并咪唑的质量是1,4-二(溴甲基)苯质量的180-280％。
进一步的，聚乙二醇接枝纳米二氧化硅的制备工艺：向反应瓶中加入聚乙二醇、TDI改性纳米二氧化硅，超声分散10-30min，80-90℃回流反应6-18h，过滤，水洗，干燥，得到聚乙二醇接枝纳米二氧化硅。
进一步的，TDI改性纳米二氧化硅的质量是聚乙二醇质量的3-10％；聚乙二醇的平均分子量为2000-8000。
进一步的，含有超低温高循环稳定性的硅基负极材料的锂离子电池包括正极、负极、隔膜、电解液；
负极的制备工艺为：将超低温高循环稳定性的硅基负极材料、导电剂，粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮中，分散均匀，将溶液涂覆在集流体铜箔上，干燥，裁剪成圆形电极片，得到负极。
进一步的，电解液包括溶剂、锂盐、添加剂，溶剂包括体积为1:1:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯的混合溶液；电解液中锂盐的浓度为1-1.8mol/L，锂盐包括六氟磷酸锂；添加剂包括氟碳酸亚乙酯、碳酸亚乙烯酯或二氟草酸硼酸锂；
进一步的，所述导电剂包括乙炔黑；粘结剂包括聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。
技术效果：
本发明以1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体作为交联单体，进行超交联反应生成微孔超交联聚合物，同时在反应过程中加入纳米二氧化硅，而纳米二氧化硅经过聚乙二醇接枝改性后，其分散性更好，可以均匀的负载到微孔超交联聚合物及其碳化产物中。
微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅经过高温碳化后，其中微孔超交联聚合物含有高碳含量的苯环和萘环结构碳化形成多孔碳基体，得到多孔碳基体包覆纳米二氧化硅的硅基负极材料；纳米二氧化硅均匀分散在多孔碳基体基体中，有效减小了纳米二氧化硅的团聚，避免纳米二氧化硅堵塞碳化产物的孔隙。同时纳米二氧化硅接枝的聚乙二醇分子链作为致孔剂，高温下发生热裂解，在碳化产物的基体中形成更多的孔隙，进一步提高硅基负极材料的比表面积和孔体积。可以促进充放电过程中锂离子和电荷的传输，提高实际比容量。
本发明微孔超交联聚合物含有咪唑基体，高温碳化过程中在多孔碳基体中形成石墨氮、吡啶氮等活性结构，可以进一步提高负极的导电性能和储锂性能，提高电池的实际比容量。利用多孔碳基体包覆纳米二氧化硅，作为锂离子电池负极的活性材料，多孔碳基体的包覆作用，可以缓解纳米二氧化硅在充放电过程中的体积膨胀现象，改善负极的结构稳定性，从而提高锂离子电池的循环稳定性能。在超低温状态下，仍具有很高放电比容量，表现出很好的低温容量保持率，耐低温性能优异。
附图说明
图1是超低温高循环稳定性的硅基负极材料的扫描电镜图
图2是实施例低温锂离子电池循环性能测试图。
图3是对比例低温锂离子电池循环性能测试图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
本发明使用的纳米二氧化硅平均粒径为20nm。
TDI改性纳米二氧化硅的制备工艺：向反应瓶中加入20mL甲苯，1g纳米二氧化硅，超声分散20min，加入2g甲苯二异氰酸酯，80℃反应6h，过滤，丙酮洗涤，干燥，得到TDI改性纳米二氧化硅。
向反应瓶中加入10mL聚乙二醇2000-8000、0.3-1g的TDI改性纳米二氧化硅，超声分散10-30min，80-90℃回流反应6-18h，过滤，水洗，干燥，得到聚乙二醇接枝纳米二氧化硅。
向反应瓶中加入二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃、1,4-二氧六环溶剂、0.5g的1,4-二(溴甲基)苯、0.9-1.4g的2-(2-萘基)-1H-苯并咪唑和催化剂氢化钠，50-75℃回流反应3-8h，旋转蒸发，水、丙酮依次洗涤，干燥，制得1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体。
向反应瓶中加入50-70mL的1,2-二氯乙烷、2g的1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体，搅拌溶解，加入20-240mg的聚乙二醇接枝纳米二氧化硅，超声分散10-30min，再加入1.6-1.9g三氯化铁、0.7-0.9g二甲氧基甲烷，75-85℃回流反应36-48h，过滤，依次用水、乙醇洗涤，干燥，制得微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅；
将微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅在高温管式炉，氮气气氛，升温至800-900℃，煅烧2-4h，冷却，得到超低温高循环稳定性的硅基负极材料。
含有超低温高循环稳定性的硅基负极材料的锂离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液；将超低温高循环稳定性的硅基负极材料、导电剂，粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮中，分散均匀，将溶液涂覆在集流体铜箔上，干燥，裁剪成圆形电极片，得到负极。电解液包括溶剂、锂盐、添加剂，溶剂包括体积为1:1:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯的混合溶液；电解液中锂盐的浓度为1-1.8mol/L，锂盐包括六氟磷酸锂；添加剂包括氟碳酸亚乙酯、碳酸亚乙烯酯或二氟草酸硼酸锂。导电剂包括乙炔黑；粘结剂包括聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。
实施例1
向反应瓶中加入10mL聚乙二醇2000、1g的TDI改性纳米二氧化硅，超声分散10min，80℃回流反应18h，过滤，水洗，干燥，得到聚乙二醇接枝纳米二氧化硅。
向反应瓶中加入二氯甲烷溶剂、0.5g的1,4-二(溴甲基)苯、0.9g的2-(2-萘基)-1H-苯并咪唑和0.12g催化剂氢化钠，75℃回流反应3h，旋转蒸发，水、丙酮依次洗涤，干燥，制得1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体。
向反应瓶中加入50mL的1,2-二氯乙烷、2g的1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体，搅拌溶解，加入20mg的聚乙二醇接枝纳米二氧化硅，超声分散10min，再加入1.6g三氯化铁、0.7g二甲氧基甲烷，85℃回流反应36h，过滤，依次用水、乙醇洗涤，干燥，制得微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅；
将微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅在高温管式炉，氮气气氛，升温至800℃，煅烧4h，冷却，得到超低温高循环稳定性的硅基负极材料。
实施例2
向反应瓶中加入10mL聚乙二醇8000、0.3g的TDI改性纳米二氧化硅，超声分散30min，90℃回流反应6h，过滤，水洗，干燥，得到聚乙二醇接枝纳米二氧化硅。
向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂、0.5g的1,4-二(溴甲基)苯、1.4g的2-(2-萘基)-1H-苯并咪唑和0.18g催化剂氢化钠，50℃回流反应8h，旋转蒸发，水、丙酮依次洗涤，干燥，制得1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体。
向反应瓶中加入60mL的1,2-二氯乙烷、2g的1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体，搅拌溶解，加入120mg的聚乙二醇接枝纳米二氧化硅，超声分散10min，再加入1.8g三氯化铁、0.8g二甲氧基甲烷，75℃回流反应48h，过滤，依次用水、乙醇洗涤，干燥，制得微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅；
将微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅在高温管式炉，氮气气氛，升温至850℃，煅烧3h，冷却，得到超低温高循环稳定性的硅基负极材料。
实施例3
向反应瓶中加入10mL聚乙二醇4000、0.6g的TDI改性纳米二氧化硅，超声分散30min，90℃回流反应12h，过滤，水洗，干燥，得到聚乙二醇接枝纳米二氧化硅。
向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂、0.5g的1,4-二(溴甲基)苯、1.4g的2-(2-萘基)-1H-苯并咪唑和0.15g催化剂氢化钠，75℃回流反应3h，旋转蒸发，水、丙酮依次洗涤，干燥，制得1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体。
向反应瓶中加入70mL的1,2-二氯乙烷、2g的1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体，搅拌溶解，加入240mg的聚乙二醇接枝纳米二氧化硅，超声分散30min，再加入1.9g三氯化铁、0.9g二甲氧基甲烷，85℃回流反应48h，过滤，依次用水、乙醇洗涤，干燥，制得微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅；
将微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅在高温管式炉，氮气气氛，升温至900℃，煅烧2h，冷却，得到超低温高循环稳定性的硅基负极材料。
对比例1
向反应瓶中加入50mL的1,2-二氯乙烷、2g的1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体，搅拌溶解，加入20mg的纳米二氧化硅，超声分散10min，再加入1.6g三氯化铁、0.7g二甲氧基甲烷，85℃回流反应36h，过滤，依次用水、乙醇洗涤，干燥，制得微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅；
将微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅在高温管式炉，氮气气氛，升温至800℃，煅烧4h，冷却，得到硅基负极材料。
对比例2
向反应瓶中加入50mL的1,2-二氯乙烷、2g的1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体，搅拌溶解再加入1.6g三氯化铁、0.7g二甲氧基甲烷，85℃回流反应36h，过滤，依次用水、乙醇洗涤，干燥，制得微孔超交联聚合物；
将微孔超交联聚合物在高温管式炉，氮气气氛，升温至800℃，煅烧4h，冷却，得到碳基负极材料。
采用比表面积及孔径分析仪测试负极材料的比表面积和孔体积，吸附质为氮气，温度77K，测试前负极材料120℃脱气处理24h。
比表面积(m2/g) 孔体积(cm2/g)
实施例1 1960.9 0.787
实施例2 1611.4 0.702
实施例3 1295.0 0.561
对比例1 927.1 0.391
对比例2 1359.6 0.577
其中实施例1-3制备的负极材料的比表面积最高达到1960.9m2/g，孔体积最高为0.687cm2/g。这是因为纳米二氧化硅经过聚乙二醇接枝改性后，分散性更好，可以均匀的负载到微孔超交联聚合物，及其碳化产物的基体中，有效减小了纳米二氧化硅的团聚，避免纳米二氧化硅堵塞碳化产物的孔隙。同时纳米二氧化硅接枝的聚乙二醇分子链作为致孔剂，高温下发生热裂解，在碳化产物的基体中形成更多的孔隙，进一步提高硅基负极材料的比表面积和孔体积，实施例2和实施例3的比表面积有所下降，可能是纳米二氧化硅加入量过大，影响碳基体的比表面积和孔体积。
对比例1加入在超交联反应过程中，加入未改性的纳米二氧化硅，其分散性较差，容易在微孔超交联聚合物发生团聚，堵塞其微孔结构，并且不含有聚乙二醇结构，无法起到进一步制孔的效果，因此对比例1的硅基材料的比表面积低于实施例1。
同时说明书图1的扫描电镜图显示，超低温高循环稳定性的硅基负极材料具有大量的孔隙结构，比表面积更大。
分别将实施例1-3制备的超低温高循环稳定性的硅基负极材料，以及对比例1的硅基负极材料、对比例2的碳基负极材料，与导电剂炭黑，粘结剂聚偏氟乙烯按照质量比8:1:1，加入到N-甲基吡咯烷酮中，混合均匀，将溶液涂覆在集流体铜箔上，干燥，裁剪成圆形电极片，得到负极。
锂离子电池的制备方法：以锂片作为正极，含1mol/L六氟磷酸锂、体积比为1:1:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯的混合溶液为电解液，Celgard 2400聚丙烯隔膜，分别与实施例1-3，对比例1-2制备的负极，在氩气手套箱中进行组装，得到纽扣电池，即耐低温锂离子电池。
在电池测试系统上进行恒流充/放电测试，电池的电压范围0.1-3.0V。测试温度为25℃。低温恒流充/放电测试的测试温度为10至-30℃，电流密度为300mA/g。
说明书图2的低温锂离子电池循环性能测试图显示，10℃时，实施例1的平均比容量为664.2mAg/h；-30℃时，平均比容量为338.1mAg/h，容量保持率为50.9％。
10℃时，实施例2的平均比容量为791.0mAg/h；-30℃时，平均比容量为452.3mAg/h，容量保持率为62.9％。
10℃时，实施例3的平均比容量为860.3mAg/h；-30℃时，平均比容量为479.5mAg/h，容量保持率为55.7％。
说明书图3的低温锂离子电池循环性能测试图显示，
10℃时，对比例1的平均比容量为448.1mAg/h；-30℃时，平均比容量为114.1mAg/h，容量保持率为25.7％。
10℃时，对比例2的平均比容量为368.8mAg/h；-30℃时，平均比容量为153.2mAg/h，容量保持率为41.5％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种超低温高循环稳定性的硅基负极材料的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺为：
S1、向反应瓶中加入1,2-二氯乙烷、1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体，搅拌溶解，加入聚乙二醇接枝纳米二氧化硅，超声分散10-30min，再加入三氯化铁、二甲氧基甲烷，75-85℃回流36-48h，过滤，洗涤，干燥，制得微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅；
S2、将微孔超交联聚合物包覆纳米二氧化硅在高温管式炉，氮气气氛，升温至800-900℃，煅烧2-4h，冷却，得到超低温高循环稳定性的硅基负极材料；
所述1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体的制备工艺为：向反应瓶中加入溶剂、1,4-二(溴甲基)苯、2-(2-萘基)-1H-苯并咪唑和催化剂氢化钠，50-75℃回流反应3-8h，旋转蒸发，洗涤，干燥，制得1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体；所述溶剂包括二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃、1,4-二氧六环；
所述聚乙二醇接枝纳米二氧化硅的制备工艺：向反应瓶中加入聚乙二醇、TDI改性纳米二氧化硅，超声分散10-30min，80-90℃回流反应6-18h，过滤，洗涤，干燥，得到聚乙二醇接枝纳米二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的超低温高循环稳定性的硅基负极材料的制备工艺，其特征在于，所述S1中聚乙二醇接枝纳米二氧化硅的质量是1,4-二(萘基苯并咪唑)苯中间体质量的1-12%。
3.根据权利要求1所述的超低温高循环稳定性的硅基负极材料的制备工艺，其特征在于，所述2-(2-萘基)-1H-苯并咪唑的质量是1,4-二(溴甲基)苯质量的180-280%。
4.根据权利要求1所述的超低温高循环稳定性的硅基负极材料的制备工艺，其特征在于，所述TDI改性纳米二氧化硅的质量是聚乙二醇质量的3-10%；聚乙二醇的平均分子量为2000-8000。
5.一种含有权利要求1-4任一项所述的超低温高循环稳定性的硅基负极材料的锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜、电解液；
所述负极的制备工艺为：将超低温高循环稳定性的硅基负极材料、导电剂，粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮中，分散均匀，将浆料涂覆在集流体铜箔上，干燥，裁剪成圆形电极片，得到负极。
6.根据权利要求5所述的含有超低温高循环稳定性的硅基负极材料的锂离子电池，其特征在于：所述电解液包括溶剂、锂盐、添加剂，溶剂包括体积为1:1:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯的混合溶液；电解液中锂盐的浓度为1-1.8mol/L，锂盐包括六氟磷酸锂；添加剂包括氟碳酸亚乙酯、碳酸亚乙烯酯或二氟草酸硼酸锂。
7.根据权利要求5所述的含有超低温高循环稳定性的硅基负极材料的锂离子电池，其特征在于：所述导电剂包括乙炔黑；粘结剂包括聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。
CN202311583820.3A 2023-11-24 2023-11-24 一种超低温高循环稳定性的硅基负极材料及其锂离子电池 Active CN117476902B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311583820.3A CN117476902B (zh) 2023-11-24 2023-11-24 一种超低温高循环稳定性的硅基负极材料及其锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311583820.3A CN117476902B (zh) 2023-11-24 2023-11-24 一种超低温高循环稳定性的硅基负极材料及其锂离子电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117476902A CN117476902A (zh) 2024-01-30
CN117476902B true CN117476902B (zh) 2024-04-02

Family

ID=89627512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311583820.3A Active CN117476902B (zh) 2023-11-24 2023-11-24 一种超低温高循环稳定性的硅基负极材料及其锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117476902B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102447112A (zh) * 2011-11-30 2012-05-09 奇瑞汽车股份有限公司 一种硅碳复合材料及其制备方法及含有该硅碳复合材料的负极材料和锂离子电池
CN102694155A (zh) * 2012-05-31 2012-09-26 奇瑞汽车股份有限公司 硅碳复合材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池
KR20140135512A (ko) * 2013-05-16 2014-11-26 주식회사 엘지화학 중공형 실리콘계 입자, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질
CN106867467A (zh) * 2017-04-14 2017-06-20 青岛大学 利用改性后二氧化硅提高聚乙二醇相变材料性能的方法和相变材料
KR20190037683A (ko) * 2017-09-29 2019-04-08 주식회사 엘지화학 요크-쉘 구조의 입자, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
CN111933911A (zh) * 2020-08-12 2020-11-13 刘栋 一种高分散度的SiO2-氮掺杂多孔碳的负极材料及其制法
CN114400327A (zh) * 2022-01-07 2022-04-26 上海交通大学 一种纳米硅碳负极材料制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102447112A (zh) * 2011-11-30 2012-05-09 奇瑞汽车股份有限公司 一种硅碳复合材料及其制备方法及含有该硅碳复合材料的负极材料和锂离子电池
CN102694155A (zh) * 2012-05-31 2012-09-26 奇瑞汽车股份有限公司 硅碳复合材料及其制备方法、含该材料的锂离子电池
KR20140135512A (ko) * 2013-05-16 2014-11-26 주식회사 엘지화학 중공형 실리콘계 입자, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질
CN106867467A (zh) * 2017-04-14 2017-06-20 青岛大学 利用改性后二氧化硅提高聚乙二醇相变材料性能的方法和相变材料
KR20190037683A (ko) * 2017-09-29 2019-04-08 주식회사 엘지화학 요크-쉘 구조의 입자, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
CN111933911A (zh) * 2020-08-12 2020-11-13 刘栋 一种高分散度的SiO2-氮掺杂多孔碳的负极材料及其制法
CN114400327A (zh) * 2022-01-07 2022-04-26 上海交通大学 一种纳米硅碳负极材料制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN117476902A (zh) 2024-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110104630B (zh) 一种用于电池隔膜的多孔碳复合材料及其制备方法和应用
CN108598390B (zh) 一种锂硫电池用正极材料的制备方法及锂硫电池
CN111403658A (zh) 一种具有电催化功能隔膜的制备方法及其在锂硫电池中的应用
CN113178338B (zh) 一种咔唑基多孔碳/聚苯胺复合电极材料及其制备方法
CN108807808B (zh) 一种生物质炭气凝胶改性锂硫电池隔膜的制备方法
CN112670507B (zh) 金属硒化物负载的碳纳米纤维的锂硫电池中间层的制备方法及锂硫电池
CN110534711B (zh) 一种聚酰亚胺复合材料的制备方法以及聚酰亚胺复合材料在电池中的应用
WO2021228082A1 (zh) 一种多孔聚合物-硫复合材料及其制备方法和用途
CN115566170B (zh) 一种高能量密度快充锂离子电池负极材料的制备方法
CN111900407B (zh) 一种锂硫电池正极材料及其制备方法
CN114256560A (zh) 一种纤维素无机复合膜、耐高温电池隔膜及其制备方法与应用
CN117476902B (zh) 一种超低温高循环稳定性的硅基负极材料及其锂离子电池
CN116621153A (zh) 一种钠离子电池生物质硬碳负极材料及其制备方法和应用
CN114057180A (zh) 一种碳量子点改性ptcda基炭材料的制备方法及其应用
CN109686981B (zh) 一种应用于锂硫电池的复合粘结剂及其制备方法
CN117317188B (zh) 一种含活性炭负极材料的耐低温锂离子电池及其制备方法
CN114162814A (zh) 一种石墨的改性方法
CN114335476B (zh) 一种负极材料的制备方法及其应用
CN108963259A (zh) 一种高容量的锂离子电池
CN115849366B (zh) 一种动力电池所用高能快充石墨材料及其制备方法
CN117317223B (zh) 活性多孔碳的制备方法及其应用
CN116454278A (zh) 有机正极材料、制备方法、正极极片、锂离子电容器及锂金属电池
CN117361494A (zh) 一种分级多孔碳嵌载Sn复合材料及其制备方法和应用
CN115881969A (zh) 一种硼氮掺杂多孔碳基负极活性材料及其制备方法与应用
CN115394562A (zh) 一种氮掺杂多孔碳负载绒球NiO复合电极材料及制备方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant