The invention belongs to the technical field of inorganic materials, in particular to a preparation method of a negative pole material of a lithium ion battery, in particular to a preparation method of hollow nano silicon ball / graphene composite negative electrode material. The invention firstly uses Stober by the method of small size hollow nano silica spheres with a soft template method in auxiliary surfactants, composites and graphene oxide, by step heat treatment (including silica sintering, magnesium thermal reduction of graphene oxide and silicon dioxide reduction) method for preparation of small size hollow nano silicon the ball / graphene composite material, preparation of silicon / graphene composite anode for lithium ion battery.
【技术实现步骤摘要】
一种中空纳米硅球/石墨烯复合负极材料的制备方法
本专利技术属于无机材料
,尤其是涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法,具体涉及一种中空纳米硅球/石墨烯复合负极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池由于其比容量大、工作电压高、安全性好、污染小等优点,是目前最受关注的能量存储装置,主要应用于智能手机、平板电脑以及电动汽车等领域。随着智能手机功能越来越多,屏幕越来越大,耗电量也越来越大。目前,智能手机所使用的锂离子电池只能维持1-2天,远远不能满足人们的需要。电极材料的性能是决定锂离子电池能量密度的关键因素。目前几乎所有商业化的锂离子电池都是采用石墨负极材料,但石墨的理论储锂容量只有372mAhg-1,这也是目前锂离子电池能量密度难以提高的主要因素之一。硅具有理论上的最大比容量(4200mAh/g),并且来源广泛,成为潜在的负极材料替代。但是在充/放电过程中,硅的体积会发生巨大变化,导致电极粉化,剥落并与金属集流体失去电接触,电池容量急剧衰减。这是阻碍硅用于锂离子电池的主要障碍。为了研制高容量长寿命的硅基锂离子电池,需要设计新型结构的硅材料以容纳硅的体积变化而不损害电极的结构,并保护硅在充/放电过程中不易从金属集流体表面脱落。目前报道有多种结构的硅基锂离子电池,如空心结构,核壳结构,硅/碳、硅/金属复合结构等。最近,石墨烯由于其独特的二维结构、极高的表面积、优异的化学稳定性、卓越的电学和热学性能以及机械柔韧性,被认为是构建石墨烯-硅纳米复合电极的理想材料。石墨烯与硅材料复合一方面可以容纳硅的体积变化,改善硅电极材料的稳定性,另一方面石墨烯可以显著提高电极材 ...
【技术保护点】
一种中空纳米硅球/石墨烯复合负极材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:第一步,Stober法结合软模板法制备小尺寸中空纳米二氧化硅球:(1)取聚乙烯吡咯烷酮搅拌溶解在水中制成摩尔浓度为0.01~1mmol/L的溶液,滴加摩尔浓度为0.001~1mol/L的氨水至上述溶液变澄清后,向澄清溶液中加入十六烷基三甲基溴化铵至十六烷基三甲基溴化铵的摩尔浓度为0.001~0.1mol/L,搅拌至澄清;(2)取正硅酸乙酯加入到乙醇中配成摩尔浓度为0.01~1mol/L的溶液,其中正硅酸乙酯与氨水的摩尔比为1:0.01~10,取正硅酸乙酯加入到乙醇中配成摩尔浓度为0.01~1mol/L的溶液,在剧烈搅拌下,加入步骤(1)的溶液中,再搅拌3~10h,装入反应釜中,油浴下搅拌反应;(3)反应结束后,直接冷冻干燥处理,得到二氧化硅前驱体粉末,在550℃热处理5h得到二氧化硅;第二步,按照十六烷基三甲基溴化铵与二氧化硅的质量比为1:0.01~10的比例取十六烷基三甲基溴化铵,再按照二氧化硅与氧化石墨烯的质量比为1:0.1~10的比例取二氧化硅和浓度为的0.01~5mg/mL氧化石墨烯溶液,超声分散,冷冻干燥 ...
【技术特征摘要】
1.一种中空纳米硅球/石墨烯复合负极材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:第一步,Stober法结合软模板法制备小尺寸中空纳米二氧化硅球:(1)取聚乙烯吡咯烷酮搅拌溶解在水中制成摩尔浓度为0.01~1mmol/L的溶液,滴加摩尔浓度为0.001~1mol/L的氨水至上述溶液变澄清后,向澄清溶液中加入十六烷基三甲基溴化铵至十六烷基三甲基溴化铵的摩尔浓度为0.001~0.1mol/L,搅拌至澄清;(2)取正硅酸乙酯加入到乙醇中配成摩尔浓度为0.01~1mol/L的溶液,其中正硅酸乙酯与氨水的摩尔比为1:0.01~10,取正硅酸乙酯加入到乙醇中配成摩尔浓度为0.01~1mol/L的溶液,在剧烈搅拌下,加入步骤(1)的溶液中,再搅拌3~10h,装入反应釜中,油浴下搅拌反应;(3)反应结束后,直接冷冻干燥处理,得到二氧化硅前驱体粉末,在550℃热处理5h得到二氧化硅;第二步,按照十六烷基三甲基溴化铵与二氧化硅的质量比为1:0.01~10的比例取十六烷基三甲基...
【专利技术属性】
技术研发人员:马灿良,赵云,宋丹,李朗,
申请(专利权)人:山西大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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