The invention provides a preparation method of core-shell structure Co_SiO_2/C negative electrode material, which dissolves cobalt salt and surfactant in dilute hydrochloric acid, then adds silicate, stirs, heats, stationary, cools, washes and filters to prepare cobalt-doped nano-SiO_2 sol, then calcines, washes and dries, obtains cobalt-doped nano-SiO_2 powder, then cobalt-doped nano-SiO_2 powder is added into organic solvent. The Co_SiO 2/C composites were prepared by adding silylation reagent, reflux, filtration, washing, drying and carbonization. The invention solves the problem of poor cycling performance caused by cracking and pulverization caused by huge volume change in the process of deintercalation of lithium.
【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构Co-SiO2/C负极材料的制备方法
本专利技术属于锂离子电池负极材料
,涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法,特别是锂离子电池用核壳型硅碳负极材料。
技术介绍
社会的不断进步和发展对能源的需求越来越大,目前世界主要能源化石类燃料(煤、石油、天然气)资源日益枯竭。而锂离子电池因为其较高的能量转化效率,清洁无污染成为一种理想的能量储存和转化装置,并广泛应用于人们日常生活中。然而,目前商业化的锂离子电池已不能满足人们对高能量密度和高功率动力电源的需求。在锂离子电池负极材料方面,当前广泛应用的石墨类材料理论比容量为372mAh/g,限制了锂离子电池比容量的进一步提高,因此开发研究新型高比容量、高安全性的负极材料迫在眉睫。因高的理论储锂比容量(4200mAh/g)和适中的嵌脱锂电势,硅被认为是新一代锂离子电池理想的负极材料。然而,在脱嵌锂过程中,硅体积膨胀达到300%,严重影响了电极的循环稳定性。与单质硅相比,硅氧化合物材料在首次放电过程中形成的Li2O和一系列硅酸锂盐(Li2SiO3,Li2SiO4和Li2Si2O5)在随后的循环过程中对硅的体积膨胀有一定的缓冲作用,因此硅氧化合物电极有相对更好的循环稳定性。对于良好晶型的二氧化硅,由于其Si-O键非常稳定,几乎不表现电化学活性,有专利(CN201610130175.3)报道无定型二氧化硅负极材料理论比容量达到1965mAh•g-1,远远高于现有的石墨负极材料,且二氧化硅在自然界中的含量较高,充放电平台较低,但微米结构的二氧化硅很难实现储锂活性,无法在锂离子电池中得到实际使用。中国科学院物理所 ...
【技术保护点】
1.一种核壳结构Co‑SiO2/C负极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:B1、将钴盐和表面活性剂溶于稀盐酸中,混合均匀形成混合液,然后往混合液中加入硅酸盐,在150℃‑200℃温度下搅拌加热6‑8小时,再静置、冷却、水洗、抽滤,制备掺钴纳米SiO2溶胶,然后在550‑700℃的温度下煅烧3‑5小时,水洗干燥,得到钴掺杂纳米SiO2粉末,简称Co‑SiO2;B2、将步骤B1制备的钴掺杂纳米SiO2粉末加入装有有机溶剂的三口烧瓶中,然后加入硅烷化试剂,回流8‑12h,回流温度设定在有机溶剂的沸点以上,然后抽滤、水洗、干燥,再在炭化炉中碳化,得到Co‑SiO2/C复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种核壳结构Co-SiO2/C负极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:B1、将钴盐和表面活性剂溶于稀盐酸中,混合均匀形成混合液,然后往混合液中加入硅酸盐,在150℃-200℃温度下搅拌加热6-8小时,再静置、冷却、水洗、抽滤,制备掺钴纳米SiO2溶胶,然后在550-700℃的温度下煅烧3-5小时,水洗干燥,得到钴掺杂纳米SiO2粉末,简称Co-SiO2;B2、将步骤B1制备的钴掺杂纳米SiO2粉末加入装有有机溶剂的三口烧瓶中,然后加入硅烷化试剂,回流8-12h,回流温度设定在有机溶剂的沸点以上,然后抽滤、水洗、干燥,再在炭化炉中碳化,得到Co-SiO2/C复合材料。2.根据权利要求1所述的一种核壳结构Co-SiO2/C负极材料的制备方法,其特征在于:所述步骤B1中,钴盐、表面活性剂与稀盐酸的质量比为(1-2.5):(5-12.5):24,稀盐酸的浓度为0.01-0.5mol/L。3.根据权利要求1所述的一种核壳结构Co-SiO2/C负极材料的制备方法,其特征在于:所述步骤B1中,硅酸盐按照1:(6-9)的质量比加入到混合液中。4.根据权利要求1所述的一种核壳结构Co-SiO2/C负极材料的制备方法,其特征在于:步骤B1中,所述表面活性剂为离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂。5.根据权利要求1所述的一种核壳结构Co-SiO2/C负极材料的制备方法,其特征在于:步骤B1中,所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基溴化钠中的一种。6.根据权利要求1所述的一种核壳结构Co-SiO2/C负极材料的制备方法,其特征在于:步骤B2中,钴掺杂纳米SiO2粉末根据有机溶剂的体积按0.8-0.4g/ml加入到有机溶剂的三口烧瓶中。7.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员:李星星,石珉滈,王志勇,阳逍逍,邵浩明,余梦泽,皮涛,黄越华,
申请(专利权)人:湖南中科星城石墨有限公司,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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