CN114400327A - 一种纳米硅碳负极材料制备方法 - Google Patents

一种纳米硅碳负极材料制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114400327A
CN114400327A CN202210012318.6A CN202210012318A CN114400327A CN 114400327 A CN114400327 A CN 114400327A CN 202210012318 A CN202210012318 A CN 202210012318A CN 114400327 A CN114400327 A CN 114400327A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon
nano silicon
nano
silicon
sio
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.)
Pending
Application number
CN202210012318.6A
Other languages
English (en)
Inventor
胡晓斌
林升炫
肖佳佳
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.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
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 Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN202210012318.6A priority Critical patent/CN114400327A/zh
Publication of CN114400327A publication Critical patent/CN114400327A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • 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
    • H01M4/36—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
    • 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

Abstract

本发明涉及一种纳米硅碳负极材料制备方法，由正硅酸乙酯制备纳米SiO2微球，纳米SiO2微球表面均匀包覆聚合物或有机物层，形成纳米硅碳前驱体；在氩气保护下，纳米硅碳前驱体与镁粉，进行热解，纳米硅碳前驱体表面的聚合物碳化形成包覆在SiO2表面的碳壳，同时镁粉挥发成镁蒸汽，镁蒸汽渗透碳壳进入内部与纳米SiO2反应，制得纳米硅碳负极材料。与现有技术相比，本发明所制得纳米硅碳负极材料为核壳结构，纳米硅碳负极材料中硅为核，其粒径全部为纳米级别，硅的尺寸均匀，含量为5wt％‑60wt％；纳米Si外表包裹碳层，利用碳层保护纳米硅，提高锂离子电池容量，提升锂离子电池的容量和循环寿命。

Description

一种纳米硅碳负极材料制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域的材质及制备方法，尤其是涉及一种一种均匀粒度纳米硅碳负极材料的制备方法，本发明涉及通过镁热还原反应将粒度均匀的纳米 SiO2制备成纳米硅碳负极材料的具体制备过程。
背景技术
锂离子电池作为一种能源储存根据，具有许多优点，如稳定的电压、高能量密度、长循环寿命等，因此大量应用于电话、音箱、便携式医疗设备、电动摩托车和电动汽车等等。《中国制造2025》明确了动力锂电池的发展规划：2020年，电池能量密度达到300Wh/kg；2025年，电池能量密度达到400Wh/kg；所以迫切需要开发新的负极材料。这对锂电池的负极材料提出了更高的要求。目前锂离子电池的负极材料主要是碳，理论比容量为372mAh/g，目前市场上在售锂离子电池容量已达 300mAh/g以上，接近了碳负极材料的电池容量理论上限，限制了锂离子电池未来开发前景。另外由于碳的储锂点位与锂的析出电位接近，导致锂离子电池快充快放时有***的风险。硅(Si)，硅负极材料的理论容量高达4200mAh/g，在自然界中分布极广，嵌锂电位适当，如果采用硅负极材料，可以大大提高锂电池容量。但硅体积膨胀系数大，最大可膨胀到原来体积的300％；膨胀后硅会撑破SEI膜，从集流体上流失，大幅度降低锂离子电池寿命，并且硅的导电性差，使得硅负极倍率性能不高。
中国发明专利CN 106374088公开了锂离子电池A一种利用镁热还原法制备硅碳复合材料的方法，将二氧化硅与有机碳源混合，一步法完成二氧化硅的还原和高温碳化，成本低廉，可以大规模生产，有效保持多孔硅的形貌。但是该专利采用硅藻土，介孔二氧化硅或石英石，二氧化硅粒径大，无法达到纳米级别。在制备过程中大颗粒的SiO2还原生成的硅容易发生团聚，这些团聚的硅无法避免硅体积膨胀引起的粉化，影响硅碳负极材料的性能。
中国发明专利CN110350168 A公开了一种原位制备多孔硅碳复合材料的方法。其要点1将带正电荷的聚合物与溶剂混合成混合溶液；要点2将硅源与要点1中的混合溶液混合得到硅碳前驱体；要点3将硅碳前驱体镁粉混合，得到粗产物，再经酸洗后得到硅碳复合材料。该发明在实施过程中由于镁粉和硅碳前驱体直接混合，过程中由于镁粉无法充分与SiO2接触，使得部分硅碳前驱体无法完全与镁发生还原反应，成硅碳复合材料。
中国发明专利CN103427073 A公开了一种作为锂电池负极的介孔Si/C复合微球的制备方法。其要点是将正硅酸乙酯，间苯二酚，甲醛一起混合反应，干燥后在但其保护下在750-1000℃下碳化制得SiO2/C复合微球。再将SiO2/C复合微球与镁粉混合，在氩气保护下还原制得介孔Si/C复合微球。该反应需要两步法才能制得 Si/C材料，工序更复杂，配方中添加的镁过量，按专利中要求SiO2和镁的反应比例是1：2.5，镁粉很难和SiO2均匀的发生反应，而且大量的镁会和Si反应生成硅化镁，影响最终产品的性能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种纳米硅碳负极材料制备方法，采用一步法制备硅碳负极材料，引入导电性更好的碳包覆硅外面，碳壳可以限制硅的膨胀，保护硅不流失。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种纳米硅碳负极材料制备方法，其特征在于，由正硅酸乙酯制备纳米SiO2微球，纳米SiO2微球表面均匀包覆聚合物或有机物层，形成纳米硅碳前驱体；在氩气保护下，纳米硅碳前驱体与镁粉，进行热解，纳米硅碳前驱体表面的聚合物碳化形成包覆在SiO2表面的碳壳，同时镁粉挥发成镁蒸汽，镁蒸汽渗透碳壳进入内部与纳米SiO2反应，制得纳米硅碳负极材料。
进一步地，所述的纳米SiO2微球的直径范围为80nm-800nm。
进一步地，所述的纳米SiO2微球通过以下方法制得：将正硅酸乙酯与氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、草酸、稀盐酸或柠檬酸反应制得。
进一步地，所述的纳米硅碳前驱体通过以下方法制得：
将纳米SiO2微球分散在溶液中，加入聚合物单体和引发剂，在40-90℃，搅拌下，使有机物均匀包覆在纳米SiO2微球表面，形成包含纳米SiO2的聚合物微球溶液，干燥即得纳米硅碳前驱体。所述的纳米SiO2微球与聚合物单体和引发剂的用量比为9：0.9：0.1～6：2.5：0.5。
进一步地，所述的聚合物单体为苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、芳香族碳酸酯、二元胺、二元酸、苯酚或甲醛中的一种或几种；
进一步地，所述的引发剂为过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚中的一种或几种；
进一步地，所述的溶剂为苯、甲苯、二甲基甲酰胺或水。
进一步地，所述的纳米硅碳前驱体通过以下方法制得：
将聚合物或有机物溶解在溶剂中，将纳米SiO2微球加入到该溶液中，再通过搅拌或超声振动方式使纳米SiO2微球均匀分散在该溶液中，制备聚合物微球溶液，干燥即得纳米硅碳前驱体。所述的纳米SiO2微球与聚合物或有机物的用量比为9： 0.9：0.1～6：2.5：0.5。
进一步地，所述的聚合物或有机物为聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚吡咯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚碳酸酯、酚醛树脂、环氧树脂、葡萄糖、蔗糖、甲壳素、淀粉、木质素中的一种或几种；
进一步地，所述的溶剂为苯、甲苯、二甲基甲酰胺或水。
进一步地，所述的干燥为将聚合物微球溶液干燥后经球磨破碎，或者冷冻干燥，或者喷雾干燥得到颗粒，过400目筛网，形成纳米硅碳前驱体。
进一步地，所述的热解是将纳米硅碳前驱体与镁粉放置在坩埚中，分开放置，放入电炉中，在氩气或者氩气与氢气混合气氛保护下，升温至650-1000℃，保温 2-6h，然后冷却，得到含杂质的纳米硅碳材料。所述的纳米硅碳前驱体与镁粉的用量比为9：1～7：3。
将含杂质的纳米硅碳材料经去离子水洗，酸洗，过滤后，得到纳米硅碳材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明中采用一步法生成纳米硅碳负极材料，工艺简单，成本低。
2)本发明所制得的纳米硅碳负极材料中硅的粒径全部为纳米级别，由于纳米硅具有特殊的尺寸效应，可降低硅作为锂离子电池负极时由于体积膨胀产生的粉化现象，减少电池容量的衰减。
3)本发明所制得的纳米硅碳负极材料中硅的尺寸均匀，硅的尺寸为30-500nm，
4)本发明所制得的纳米硅碳负极材料中硅含量可以调节，硅含量可以从5wt％-50wt％。
5)本发明纳米硅碳负极材料是纳米硅外包覆碳层，避免纳米硅之间的团聚。
6)本发明纳米硅碳负极材料的碳层限制了纳米硅的膨胀，在锂电池充放电过程中，可减少由于粉化流失造成的锂离子电池容量衰减。
附图说明
图1是实施例1所得纳米硅碳负极的扫描电镜照片；
图2是实施例1所得纳米硅碳负极的充放电曲线；
图3是实施例1所得纳米硅碳负极的倍率性能；
图4是实施例2所得纳米硅碳负极的充放电曲线；
图5是实施例2所得纳米硅碳负极的倍率性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明可通过以下技术方案来实现，包括步骤如下：
(1)制备粒度均匀的有机物包覆的纳米SiO2颗粒；
(1-1)将正硅酸乙酯与氨水按质量比8：2～1：9混合，28℃恒温搅拌反应制得粒度均匀的纳米SiO2，用乙醇和去离子水洗涤数次；
(1-2)将上述纳米SiO2分散在溶液中，由于使分散在溶剂中，用超声震荡，纳米SiO2可以充分分散，不会发生团聚，加入聚合物单体、引发剂等等，通过溶液或乳液聚合，在一定温度和搅拌速度下使有机物均匀包覆在纳米SiO2颗粒表面，形成包含纳米SiO2的聚合物微球溶液。也可以将聚合物或有机物溶解在某种溶剂中，将纳米SiO2加入到该溶液中。再通过搅拌或超声振动方式使纳米SiO2均匀分散在该溶液中，再制备聚合物微球溶液。
(2)制备纳米硅碳负极材料；
(2-1)将上述(1)准备的有机物包覆纳米SiO2经喷雾干燥制备出纳米硅碳前驱体，或者通过一定温度下干燥后通过球磨或粉末破碎机处理，或者冷冻干燥，然后与镁粉按照一定比例，分别放置在坩埚中，通入氩气或氩/氢气，置于马弗炉中。升温后，坩埚充分的受热，纳米硅碳前驱体表面的聚合物碳化形成碳壳，镁粉挥发形成镁蒸汽，镁蒸汽在透过纳米硅碳前驱体时，渗透进碳层与内部的SiO2反应，生成纳米硅，冷却，得到含纳米硅碳的混合物；
(2-2)将上述纳米硅碳混合物分别用去离子水、稀盐酸或硫酸、氢氟酸清洗、去除杂质，得到纳米硅碳颗粒。
以下是更加详细的实施案例，通过以下实施案例进一步说明本发明的技术方案以及所能够获得的技术效果。
实施例1
将正硅酸乙酯与氨水按质量比8：2进行混合，在恒温28℃条件下反应制得纳米SiO2，制得含有纳米SiO2微球的溶液，洗涤后，取含1g纳米SiO2的溶液，分散到170ml去离子水中，超声分散10min，加入苯乙烯单体10.5mg，及0.35mg甲基丙烯酸，电磁搅拌充分混合，水浴加热80℃，恒温30min后，加入过硫酸钾 0.037mg，氮气保护下匀速搅拌，80℃恒温反应10h，然后冷却至室温，得到纳米 Si为核的聚合物微球。用去离子水洗涤后真空抽滤，在50℃烘箱中干燥12h。研磨后过400目筛网，得到包覆的纳米SiO2颗粒，得到纳米硅碳前驱体将上述纳米硅碳前驱体与0.8g镁粉，分别装入坩埚中，然后置于电炉中，氩气保护，以5℃/min升温速率，加热到700℃，恒温4h，冷却后取出。用100ml去离子水洗一次，然后用100ml 5％HCl和1％HF清洗，干燥后得到纳米硅碳负极材料，如图1所示，为该纳米硅碳负极材料的扫描电镜照片，可以看出，本发明方法得到的纳米硅碳负极材料尺寸均匀。
图2是实施例1所得纳米硅碳负极的充放电曲线，可以看出纳米硅碳负极具有高达2450mAh/g的放电比容量。
图3是实施例1所得纳米硅碳负极的倍率性能，可以看出纳米硅碳负极具有很优异的倍率性能，在2C和5C放电电流下的放电比容量分别为1320mAh/g和940 mAh/g。
实施例2
将正硅酸乙酯与氨水按7：3比例进行混合，在28℃恒温条件下反应制得纳米SiO2，制得含有纳米SiO2微球的溶液，洗涤后，取含2g纳米SiO2的溶液，超声分散10min，加入苯乙烯单体10.5mg，及0.35mg甲基丙烯酸，电磁搅拌充分混合，水浴加热80℃，恒温30min后，加入过硫酸钾0.040mg，氮气保护下匀速搅拌， 80℃恒温反应10h，冷却至室温，冷冻干燥后得到包覆的纳米SiO2微球，将上述微球过400目筛网得纳米硅碳前驱体。将上述纳米硅碳前驱体与1.6g镁粉，分别装入坩埚中，然后置于电炉中，氩气保护，以10℃/min升温速率，加热到800℃，恒温3h，冷却后取出。用100ml去离子水洗一次，然后用100ml 5％HCl和1％HF清洗，干燥后得到纳米硅碳负极材料。图4是实施例2所得纳米硅碳负极的充放电曲线，可以看出纳米硅碳负极具有高达2300mAh/g的放电比容量。
图5是实施例2所得纳米硅碳负极的倍率性能，可以看出纳米硅碳负极具有很优异的倍率性能，在2C和5C放电电流下的放电比容量分别为1410mAh/g和1020 mAh/g。
实施例3
将正硅酸乙酯与氨水按6：4比例进行混合，在28℃恒温条件下反应制得纳米SiO2，制得含有纳米SiO2微球的溶液，洗涤后，取含4g纳米SiO2的溶液，加入葡萄糖0.4g得均匀分散混合溶液；将该混合溶液在105℃干燥24h，去除水分，制得干燥的含有葡萄糖包覆的纳米SiO2颗粒。用球磨机破碎后，过400目筛网，得到葡萄糖包覆的纳米SiO2微球，得到纳米硅碳前驱体。将上述颗粒中的SiO2与 3.2g镁粉，分别装入坩埚中，然后置于电炉中，氩气保护，以15℃/min升温速率，加热到850℃，恒温2h，冷却后取出。即得到纳米硅碳负极材料。
实施例4
将正硅酸乙酯与氨水按5：5比例进行混合，在28℃恒温条件下反应制得自组装纳米SiO2，制得含有纳米SiO2微球的溶液，洗涤后，取含4g纳米SiO2的溶液，加入葡萄糖0.2g得均匀分散混合溶液；将该混合溶液在105℃干燥24h，去除水分，制得干燥的含有葡萄糖包覆的纳米SiO2颗粒。经喷雾干燥得到葡萄糖包覆的纳米硅碳前驱体。将上述纳米硅碳前驱体与3.2g镁粉分别放置在坩埚中，置于电炉中，氩气保护，以15℃/min升温速率，加热到900℃，恒温2h，冷却后取出。即得到纳米硅碳负极材料。
将上述实施例1-4所得纳米硅碳负极材料用作锂硫电池的负极，将电极活性材料和导电剂以及粘接剂按质量比分别为80％、10％和10％的比例混合研磨，加适量氮甲基吡咯烷酮溶液，超声搅拌成浆料，随后涂覆在铜箔上得到锂硒电池正极片，以锂片作为对电极，组装成电池。
将上述方法组装的锂电池进行性能检测，检测方法如下：
比容量：将组装好的电池放置在电池测试仪上，设置充放电电压区间和恒流电流参数，以恒流充放电的方式测试电池容量，再根据电极活性材料的质量计算电池的比容量。
能量密度：将组装好的电池放置在电池测试仪上，设置充放电电压区间和恒流电流参数，以恒流充放电的方式测试电池能量，再根据电池的质量计算能量密度。
电子传导率：将组装好的电池放置在电化学工作站上，设置频率，测试电池的电化学阻抗。对阻抗进行等效电路拟合，获得各个部分电阻，从而判断电子传导率。
离子传输率：将组装好的电池放置在电化学工作站上，设置电压区间和电压扫速，测试电池不同扫速下的循环伏安曲线。根据循环伏安曲线结果计算电池的离子传输率。
倍率性能：将组装好的电池放置在电池测试仪上，设置充放电电压区间，同时设置逐渐变大的电流参数，根据不同充放电电流下的充放电容量和电极活性材料质量，获得电池倍率性能。
对比例采用颗粒粗大的二氧化硅源硅藻土(即市售硅藻土，一般粒径为10～100微米)和有机源(苯乙烯单体)混合采用与实施例1相同的方法还原获得碳硅复合材料并制成了对比例所述锂电池，检测结果如下表所示：
Figure BDA0003459442480000071
Figure BDA0003459442480000081
从上表可以看出，对比例采用颗粒粗大的二氧化硅源硅藻土无法产生纳米效应，电池性能远远不如本发明。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纳米硅碳负极材料制备方法，其特征在于，由正硅酸乙酯制备纳米SiO2微球，纳米SiO2微球表面均匀包覆聚合物或有机物层，形成纳米硅碳前驱体；在氩气保护下，纳米硅碳前驱体与镁粉，进行热解，纳米硅碳前驱体表面的聚合物碳化形成包覆在SiO2表面的碳壳，同时镁粉挥发成镁蒸汽，镁蒸汽渗透碳壳进入内部与纳米SiO2反应，制得纳米硅碳负极材料。
2.根据权利要求1所述的一种纳米硅碳负极材料制备方法，其特征在于，所述的纳米SiO2微球的直径范围为80nm-800nm。
3.根据权利要求1或2所述的一种纳米硅碳负极材料制备方法，其特征在于，所述的纳米SiO2微球通过以下方法制得：将正硅酸乙酯与氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、草酸、稀盐酸或柠檬酸反应制得。
4.根据权利要求1所述的一种纳米硅碳负极材料制备方法，其特征在于，所述的纳米硅碳前驱体通过以下方法制得：
将纳米SiO2微球分散在溶液中，加入聚合物单体和引发剂，在40-90℃，搅拌下，使有机物均匀包覆在纳米SiO2微球表面，形成包含纳米SiO2的聚合物微球溶液，干燥即得纳米硅碳前驱体。
5.根据权利要求4所述的一种纳米硅碳负极材料制备方法，其特征在于，所述的聚合物单体为苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、芳香族碳酸酯、二元胺、二元酸、苯酚或甲醛中的一种或几种；
所述的引发剂为过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚中的一种或几种；
所述的溶剂为苯、甲苯、二甲基甲酰胺或水。
6.根据权利要求1所述的一种纳米硅碳负极材料制备方法，其特征在于，所述的纳米硅碳前驱体通过以下方法制得：
将聚合物或有机物溶解在溶剂中，将纳米SiO2微球加入到该溶液中，再通过搅拌或超声振动方式使纳米SiO2微球均匀分散在该溶液中，制备聚合物微球溶液，干燥即得纳米硅碳前驱体。
7.根据权利要求6所述的一种纳米硅碳负极材料制备方法，其特征在于，所述的聚合物或有机物为聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚吡咯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚碳酸酯、酚醛树脂、环氧树脂、葡萄糖、蔗糖、甲壳素、淀粉、木质素中的一种或几种；
所述的溶剂为苯、甲苯、二甲基甲酰胺或水。
8.根据权利要求4或6所述的一种纳米硅碳负极材料制备方法，其特征在于，所述的干燥为将聚合物微球溶液干燥后经球磨破碎，或者冷冻干燥，或者喷雾干燥得到颗粒，过400目筛网，形成纳米硅碳前驱体。
9.根据权利要求1所述的一种纳米硅碳负极材料制备方法，其特征在于，所述的热解是将纳米硅碳前驱体与镁粉放置在坩埚中，分开放置，放入电炉中，在氩气或者氩气与氢气混合气氛保护下，升温至650-1000℃，保温2-6h，然后冷却，得到含杂质的纳米硅碳材料。
10.根据权利要求9所述的一种纳米硅碳负极材料制备方法，其特征在于，将含杂质的纳米硅碳材料经去离子水洗，酸洗，过滤后，得到纳米硅碳材料。
CN202210012318.6A 2022-01-07 2022-01-07 一种纳米硅碳负极材料制备方法 Pending CN114400327A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210012318.6A CN114400327A (zh) 2022-01-07 2022-01-07 一种纳米硅碳负极材料制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210012318.6A CN114400327A (zh) 2022-01-07 2022-01-07 一种纳米硅碳负极材料制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114400327A true CN114400327A (zh) 2022-04-26

Family

ID=81229315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210012318.6A Pending CN114400327A (zh) 2022-01-07 2022-01-07 一种纳米硅碳负极材料制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114400327A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114914430A (zh) * 2022-06-10 2022-08-16 蜂巢能源科技股份有限公司 一种硅负极材料及其制备方法和锂离子电池
CN116969464A (zh) * 2023-09-22 2023-10-31 中石油深圳新能源研究院有限公司 一种锂离子电池负极材料及其制备方法
CN117199378A (zh) * 2023-11-06 2023-12-08 浙江吉利控股集团有限公司 一种硅基负极材料及锂离子电池
CN117476902A (zh) * 2023-11-24 2024-01-30 湖北美赛尔科技有限公司 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

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102867944A (zh) * 2011-07-06 2013-01-09 东丽纤维研究所（中国）有限公司 介孔碳/硅复合负极材料及其制备方法
CN103427073A (zh) * 2013-08-05 2013-12-04 同济大学 一种作为锂电池负极材料的介孔Si/C复合微球的制备方法
CN103682272A (zh) * 2013-12-11 2014-03-26 上海交通大学 一种锂离子电池负极材料及其制备方法
CN104466185A (zh) * 2014-11-12 2015-03-25 中国科学院深圳先进技术研究院 硅/碳复合负极材料及其制备方法、锂离子电池及其负极
CN106374088A (zh) * 2016-10-14 2017-02-01 浙江天能能源科技股份有限公司 一种利用镁热还原法制备硅碳复合材料的方法
CN107611415A (zh) * 2017-08-04 2018-01-19 西南石油大学 一种锂离子电池球形多孔硅负极材料的制备方法
CN109244401A (zh) * 2018-09-04 2019-01-18 南京工业大学 一种采用镁热还原法制备的多孔纳米硅碳复合材料及其制备方法
CN111446432A (zh) * 2020-04-20 2020-07-24 上海交通大学 一种用于锂离子电池的纳米硅/碳复合负极材料的制备方法
JP2021068665A (ja) * 2019-10-28 2021-04-30 東ソー株式会社 コアシェル構造を有する複合材料、その製造方法及び負極材

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102867944A (zh) * 2011-07-06 2013-01-09 东丽纤维研究所（中国）有限公司 介孔碳/硅复合负极材料及其制备方法
CN103427073A (zh) * 2013-08-05 2013-12-04 同济大学 一种作为锂电池负极材料的介孔Si/C复合微球的制备方法
CN103682272A (zh) * 2013-12-11 2014-03-26 上海交通大学 一种锂离子电池负极材料及其制备方法
CN104466185A (zh) * 2014-11-12 2015-03-25 中国科学院深圳先进技术研究院 硅/碳复合负极材料及其制备方法、锂离子电池及其负极
CN106374088A (zh) * 2016-10-14 2017-02-01 浙江天能能源科技股份有限公司 一种利用镁热还原法制备硅碳复合材料的方法
CN107611415A (zh) * 2017-08-04 2018-01-19 西南石油大学 一种锂离子电池球形多孔硅负极材料的制备方法
CN109244401A (zh) * 2018-09-04 2019-01-18 南京工业大学 一种采用镁热还原法制备的多孔纳米硅碳复合材料及其制备方法
JP2021068665A (ja) * 2019-10-28 2021-04-30 東ソー株式会社 コアシェル構造を有する複合材料、その製造方法及び負極材
CN111446432A (zh) * 2020-04-20 2020-07-24 上海交通大学 一种用于锂离子电池的纳米硅/碳复合负极材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIANGZHONG KONG等: "Necklace-like Si@C nanofibers as robust anode materials for high performance lithium ion batteries", 《SCIENCE BULLETIN》, vol. 64, no. 4, pages 261 - 269 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114914430A (zh) * 2022-06-10 2022-08-16 蜂巢能源科技股份有限公司 一种硅负极材料及其制备方法和锂离子电池
CN116969464A (zh) * 2023-09-22 2023-10-31 中石油深圳新能源研究院有限公司 一种锂离子电池负极材料及其制备方法
CN117199378A (zh) * 2023-11-06 2023-12-08 浙江吉利控股集团有限公司 一种硅基负极材料及锂离子电池
CN117199378B (zh) * 2023-11-06 2024-03-12 浙江吉利控股集团有限公司 一种硅基负极材料及锂离子电池
CN117476902A (zh) * 2023-11-24 2024-01-30 湖北美赛尔科技有限公司 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
CN117476902B (zh) * 2023-11-24 2024-04-02 湖北美赛尔科技有限公司 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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114400327A (zh) 一种纳米硅碳负极材料制备方法
CN107785560B (zh) 一种高性能硅碳负极材料及其制备方法
CN106711461A (zh) 一种球形多孔硅碳复合材料及其制备方法与用途
WO2022121137A1 (zh) 一维多孔硅碳复合负极材料、制备方法及其应用
CN107634207B (zh) 一种硅镶嵌氧化还原石墨烯/石墨相氮化碳复合材料及其制备和应用
CN106848264A (zh) 一种多孔硅氧化物锂离子电池负极材料及其制备方法
CN112018334A (zh) 一种硅氧化物/碳复合负极材料及其制备方法和锂离子电池
CN107026262B (zh) 表面石墨烯包覆的高容量球形硬炭负极材料
CN111446432A (zh) 一种用于锂离子电池的纳米硅/碳复合负极材料的制备方法
CN106784741B (zh) 一种碳硅复合材料、其制备方法及包含该复合材料的锂离子电池
WO2013010346A1 (zh) 锂离子电池负极用硅碳复合材料及其制备方法
CN105226254B (zh) 一种纳米硅颗粒‑石墨纳米片‑碳纤维复合材料及其制备方法与应用
CN110350161B (zh) 一种硅碳负极前驱体的制备方法
CN113690427A (zh) 一种锂硅合金极片的制备方法、锂硅合金极片及锂电池
CN114267493B (zh) 一种基于氮掺杂石墨烯的水性导电浆料及其制备方法和应用
CN110797512A (zh) 一种硅碳负极材料、锂离子电池负极及锂离子电池
CN115332523B (zh) 以高分子凝胶为基体衍生的硅碳负极材料及其制备方法
CN110098402B (zh) 一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法
CN115050932A (zh) 复合负极材料及其制备方法、锂离子电池
CN108807903B (zh) 一种锂电池用复合修饰锂电池负极材料的制备方法
CN113644243A (zh) 氮掺杂中空结构石墨微球、复合负极材料及其制备方法
CN113471419A (zh) 一种硅碳复合材料及其制备方法和应用
CN112520732A (zh) 一种硅碳复合负极材料及其制备方法
CN112520719A (zh) 一种聚酰亚胺改性碳硅负极材料及其制备方法
CN115159527B (zh) 一种硬碳包覆硅纳米颗粒复合微球负极材料及其制备方法与应用

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