本发明专利技术涉及一种锂电池用层状结构的SiOx双功能复合负极材料的制备方法，属于锂离子电池负极材料制备技术领域。锂电池用层状结构的SiOx双功能复合负极材料的制备方法，其含碳载体和硅氧烷材料为原料，以醇和蒸馏水混合溶液作溶剂，表面活性剂为模板，碱液为催化剂，通过自组装和热处理得到锂离子电池用复合材料；其中，含碳载体与硅氧烷的重量比为1︰1-20。本发明专利技术通过自组装技术将SiOx负载在具有高导电性和高韧性的载体上形成双功能结构(SiOx提供高容量，载体提供导电性和为SiOx的体积变化提供缓冲)的复合材料，利用载体来改善SiOx的导电性和阻止SiOx在循环过程中的团聚，同时降低SiOx体积效应对电极结构的破坏，从而大幅度改善SiOx的循环性能。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，属于锂离子电池负极材料制备
。，其含碳载体和硅氧烷材料为原料，以醇和蒸馏水混合溶液作溶剂，表面活性剂为模板，碱液为催化剂，通过自组装和热处理得到锂离子电池用复合材料；其中，含碳载体与硅氧烷的重量比为1︰1-20。本专利技术通过自组装技术将SiOx负载在具有高导电性和高韧性的载体上形成双功能结构(SiOx提供高容量，载体提供导电性和为SiOx的体积变化提供缓冲)的复合材料，利用载体来改善SiOx的导电性和阻止SiOx在循环过程中的团聚，同时降低SiOx体积效应对电极结构的破坏，从而大幅度改善SiOx的循环性能。【专利说明】
本专利技术涉及一种，属于锂离子电池负极材料制备
。
技术介绍
为解决能源和环境污染问题，开发大容量和高功率的储能系统已经成为能源领域研究的热点。其中锂离子电池因具有电压高，循环寿命长和环保等优势被看作是理想的储能电源。然而，目前商用锂离子电池的能量密度和功率密度都还不能满足市场发展对储能电源提出的要求。开发高容量的电极材料是发展新一代锂离子电池的最重要的环节。在现有高容量负极材料中，硅氧化物与其他负极材料相比具有一些明显的优势，如硅氧化物的体积变化小于硅，并且在首次循环过程中被锂还原产生的硅在氧化锂和硅酸锂介质中有较好的分散，氧化锂和硅酸锂不仅对硅体积膨胀有一定抑制作用，而且可以阻止纳米硅的团聚；再者，硅氧合物的比容量高于除硅外的其他负极材料，而且嵌脱锂电势也优于除硅外的其他高容量负极材料；因此，硅氧化物被认为是一种很有开发潜力的高容量负极材料。但是，硅氧化物负极材料存在的主要问题是内阻大、首次库仑效率低和在循环过程中的体积变化对电极结构仍有不同程度的破坏，循环性能较差。
技术实现思路
本专利技术针对上述缺陷，提供一种比容量高、循环性能优异的。本专利技术要解决的第一个技术问题是提供，该方法以含碳载体和硅氧烷材料为原料，以醇和蒸馏水混合溶液作溶剂，表面活性剂为模板，碱液为催化剂，通过自组装和热处理得到锂离子电池用复合材料；其中，含碳载体与硅氧烷材料的重量比为1: 1-20。上述，包括以下步骤:a、将含碳载体分散在含有表面活性剂的醇/水混合液中；b、依次加入催化剂和硅氧烷材料，在10_80°C下搅拌l_48h，得到灰色或浅黑色的沉淀；C、沉淀经过滤、干燥，再于500-1300°C下热处理0.5_10h，冷却至室温即可；其中，含碳载体与硅氧烷材料的重量比为1: 1-20。优选的，上述中，步骤b之后还包括步骤bl:将沉淀分散在溶解有聚丙烯腈的溶剂中，然后加入去离子水，使PAN沉积于含碳载体表面；其中所述溶剂为N，N 二甲基吡咯烷酮(NMP)或四氢呋喃。所述硅氧烷材料通式为=R1nSi (OR2) 4_n，其中R1、R2为烷基，O≤n≤2。优选的，所述硅氧烷材料通式为=R1nSi (OR2) 4_η，其中R1为_C2H5、-C2H4, -CH2C6H6,R2 为-C2H5,0 < η ≤ 2。更优选的，所述硅氧烷材料为(C2H5O)3SiC2H5'(C2H5O)4Si' (C2H5O)3SiC2H4 或(C2H5O)3SiCH2C6H60优选的，所述b步骤中，在室温下搅拌8_20h ;更优合理选搅拌时间为10_15h ;所述c步骤中，于800-1000°C处理2-4h，优选为1000°C处理3h ;所述含碳载体与硅氧烷材料的重量比为1: 6-10。所述含碳载体为碳纳米管、石墨烯、石墨粉、活性碳、多孔碳、碳纤维、聚苯胺或聚吡咯中的至少一种。优选的，所述含碳载体为碳纳米管、石墨烯。优选的,所述碳纳米管的管外径为10_50nm,优选为15_30nm,更优选为10_20nm。所述制备方法中，醇可以选自甲醇，乙醇、丙醇，异丙醇，丁醇、戊醇中的至少一种，优选为乙醇。所述催化剂为氨水、氨基酸或NaOH。优选的，所述催化剂为氨水，且氨水的浓度在l_5wt%。上述复合材料的制备方法中，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物 。优选的，所述制备方法中，b步骤中，在室温下搅拌8_20h ;c步骤中，于800_1200°C下热处理2-5h。本专利技术要解决的第二个技术问题是提供一种负极材料，其制备方法为:以含碳载体和硅氧烷材料为原料，以醇和蒸馏水混合溶液作溶剂，表面活性剂为模板，碱液为催化剂，通过自组装和热处理得到锂离子电池用复合材料；其中，含碳载体与硅氧烷材料的重量比为 1: 1-20。本专利技术方法具有如下有益效果:本专利技术通过自组装技术将SiOx负载在具有高导电性和高韧性的载体上形成双功能结构(SiOx提供高容量，载体提供导电性和为SiOx的体积变化提供缓冲)的复合材料，利用载体来改善SiOx的导电性和阻止SiOx在循环过程中的团聚，同时降低SiOx体积效应对电极结构的破坏，从而大幅度改善SiOx的循环性能。【专利附图】【附图说明】图1是实施例1所得58.6%Si0x/MWCNTs (5-15nm)复合材料的SEM图。图2是实施例1所得SiOx/MWCNTs (5_15nm)材料在电流密度为IOOmA g-Ι的充放电曲线。图3是实施例1所得58.6%Si0x/MWCNTs (5_15nm)复合材料在电流密度为IOOmAg_1的循环性能。图4是实施例2所得C/51.l%SiOx/MWCNTs (5_15nm)材料在IOOmA g_1的循环性能。图5是实施例3所得61.l%Si0x/MWCNTs(10-20nm)复合材料在IOOmA g—1的循环性能。图6是实施例4所得65.5%Si0x/MWCNTs (10-20nm)复合材料在电流密度为IOOmAg_1的循环性能。图7是实施例5所得61.7%Si0x/SLG复合材料的SEM图。图8是实施例5所得61.7%Si0x/SLG复合材料在IOOmA g—1的循环性能。图9是实施例6所得70.7%Si0x/SLG复合材料在IOOmA g—1的循环性能【具体实施方式】本专利技术要解决的第一个技术问题是提供，该方法以含碳载体和硅氧烷材料为原料，以醇和蒸馏水混合溶液作溶剂，表面活性剂为模板，碱液为催化剂，通过自组装和热处理得到锂离子电池用复合材料；其中，含碳载体与硅氧烷材料的重量比为1: 1-20，优选的，所述含碳载体与硅氧烷材料的重量比为1: 6-10。上述，包括以下步骤:a、将含碳载体分散在含有表面活性剂的醇/水混合液中；b、依次加入催化剂和硅氧烷材料，在10_80°C下搅拌l_48h，得到灰色或浅黑色的沉淀；C、沉淀经过滤、干燥，再于500-1300°C下热处理0.5_10h，冷却至室温即可；其中，含碳载体与硅氧烷材料的重量比为1: 1-20 ;催化剂在溶液中浓度为0.2%_2%，表面活性剂的浓度0.1%_5%。 优选的，上述中，步骤b之后还包括步骤bl:将沉淀分散在溶解有聚丙烯腈(PAN)的溶剂中，然后加入去离子水，使PAN沉积于含碳载体表面；其中所述溶剂为N，N 二甲基吡咯烷酮(NMP)或四氢呋喃。所述硅氧烷材料通式为=R1nSi (0R2)4_n，其中R1、!?2为烷基，O≤η≤2。本专利技术中，表面活性剂通过静电作用首先自组装在含碳载体的表面上，水解后带负电荷的硅氧烷的小分子通过静电作用进一步与表面活本文档来自技高网...
【技术保护点】
锂电池用层状结构的SiOx双功能复合负极材料的制备方法，其特征在于，以含碳载体和硅氧烷材料为原料，以醇和蒸馏水混合溶液作溶剂，表面活性剂为模板，碱液为催化剂，通过自组装和热处理得到锂离子电池用复合材料；其中，含碳载体与硅氧烷材料的重量比为1︰1‑20。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李明齐，谷景维，冯小芳，
申请(专利权)人：西华师范大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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