一种碳纳米管/硅负极材料的制备方法技术

一种碳纳米管/硅负极材料的制备方法，选择开口式的、管径在50～100nm的碳纳米管，将20％～30％硅酸锂水溶液与碳纳米管按照照硅酸锂与碳纳米管质量比3∶1混合，超声波振动30min，然后加热到150℃除去水份，再进一步在惰性气氛下，加热到1500℃保持10h，降温，得到碳纳米管/硅复合负极材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池负极材料的制备方法，属于新能源领域。
技术介绍
电动汽车的最大优势是引领低碳化、信息化、智能化未来汽车产业的发展方向，在全生命周期内比传统汽车具有更好的能源和环境效益。锂离子电池是非常适合电动汽车发展的化学储能电池。要提高锂离子电池的能量密度达到200～300Wh/kg，主要的途径之一是提高负极的比容量，采用硅负极。因为硅负极的理论容量高达3000mAh/g，但是硅负极存在充放电过称中膨胀/收缩的问题，导致硅负极粉化脱落，结果是寿命缩短、性能恶化。现在普遍的做法(CN201110378735.4、CN201310294027.1、CN201220313478.6、CN200710073343.0、CN200610062928.8、CN201410418485.6、CN201310073878.3、CN201410800266.4)是把石墨负极材料与硅负极材料结合在一起，通常制备成为球壳结构，即内部采用纳米硅颗粒，外面包覆一层石墨化的碳层，作为缓冲层，这种结构有利于延长硅负极材料的充放电次数。此外，还有些方法是提供一种骨架结构(CN201010191897.2、CN201310631187.0、CN201510924071.5)，把硅的膨胀和收缩限制在骨架结构中，延缓电极的寿命。上述两类方法在一定程度上减缓解了纳米硅的膨胀和收缩带来的负极材料的性能恶化问题，但没有从根本上解决问题。由于膨胀/收缩过程持续进行，那么纳米硅与外部的球壳或外部的约束骨架可能不断脱离，最终更加恶化性能。本专利技术提供了一种利用碳纳米管来约束纳米硅颗粒的复合硅负极材料，把纳米硅填充到碳纳米管的里面，从而显著地提高电极的充放电次数，达到延长循环寿命的目的。
技术实现思路
一种碳纳米管/硅负极材料的制备方法，其特征在于，步骤是：(1)选择开口式的纳米管，管径在50～100nm；(2)将20％～30％硅酸锂水溶液与碳纳米管按照硅酸锂与碳纳米管质量比3∶1混合，超声波振动30min，然后加热到150℃除去水份，再进一步在惰性气氛下，加热到1500℃保持10h，得到碳纳米管/硅复合负极材料。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本专利技术的保护范围。实施例1(1)将50g管径50～60nm的碳纳米管与750g20％的硅酸锂溶液混合，在频率为30kHz，功率密度为1.2W/cm2的超声设备中，超声振动30min；(2)将混合溶液加热到150℃除去水份；(3)在氮气气氛保护下以8℃/min升温到1500℃保持10h，降温至室温，取出，得到碳纳米管/硅复合负极材料。实施例1的材料与金属锂制成扣式电池，比容量大于900mAh/g，首次效率为95％，循环100周后容量保持率97％，具有很好的循环性能。实施例2(1)将50g管径90～100nm的碳纳米管与500g30％的硅酸锂溶液混合，在频率为30kHz，功率密度为1.8W/cm2的超声设备中，超声振动30min；(2)将混合溶液加热到150℃除去水份；(3)在氮气气氛保护下以8℃/min升温到1500℃保持10h，降温至室温，取出，得到碳纳米管/硅复合负极材料。实施例2的材料与金属锂制成扣式电池，比容量大于900mAh/g，首次效率为95％，循环160周后容量保持率大于98％，具有很好的循环性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管/硅负极材料的制备方法，其特征在于，步骤是：将20％～30％硅酸锂水溶液与碳纳米管按照硅酸锂与碳纳米管质量比3∶1混合，超声波振动30min，然后加热到150℃除去水份，再进一步在惰性气氛下，加热到1500℃保持10h，得到碳纳米管/硅复合负极材料。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管/硅负极材料的制备方法，其特征在于，步骤是：将20％～30％硅酸锂水溶液与碳纳米管按照硅酸锂与碳纳米管质量比3∶1混合，超声波振动30min，然后加热到150℃除去水份，再进一步在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝德利，叶丽光，
申请(专利权)人：天津赫维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12