一种三维枝状硅负极电极材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及硅负极电极材料技术领域，公开了一种三维枝状硅负极电极材料及制备方法，其中纳米化的硅微粒为一个个裂开口的微细颗粒，在锂离子进出过程中硅材料体积变化只发生在单个的纳米微粒内部，其体积变化由内部裂纹缓冲抵消。而整个由硅材料制备的电极片并不发生明显的体积膨胀。有效解决了硅材料作为锂电池负极材料，在锂脱嵌过程中发生的体积剧烈膨胀，其制备方法是将纳米硅微粒通过分散剂分散后，经液氮急冻，然后经微波快速加热，使纳米硅微粒发生炸裂，形成三维枝状裂纹的硅微粒。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅负极电极材料
，具体是一种三维枝状硅负极电极材料及制备方法。
技术介绍
硅材料由于其理论容量大，制备成本低廉等优点，而被视作极有可能替代石墨材料作为下一代锂电池用负极材料的物质。尤其是在目前电池容量已经成为锂电池行业发展的瓶颈，硅负极材料以大容量受到关注。其主要面临的技术问题在于在锂离子进出过程中硅材料体积发生剧烈的膨胀，从而破裂粉化，产生材料粉化的后果。目前已有通过硅与金属合金、非金属化合物的复合降低充放电过程中体积膨胀给材料电化学性能带来的影响，如通过形貌结构的变化、掺杂和碳包覆等提高其电化学性能。然而，由于硅在充放电时体积膨胀率可达400%，无论是通过与碳的混合、表面碳的包覆，还是通过加入导电聚合物、金属合金复合，都不能解决如此大体积的膨胀。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种三维枝状硅负极电极材料及制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：一种三维枝状硅负极电极材料，包括硅微粒，所述的硅微粒为纳米化的硅微粒，硅微粒具有三维枝状的裂纹，硅微粒的内部及表面呈三维枝状的裂纹，类似于一个个裂开口的微细颗粒。一种三维枝状硅负极电极材料的制备方法，其具体步骤如下：①将纳米化的硅微粒浸泡在足量插层剂中浸泡48小时，使硅微粒活化，取出硅微粒离心干燥，获得插层硅微粒；其中插层剂pH为7.7-8；②将步骤①的插层硅微粒加入到熔融的过量氯化盐中分散;③将步骤②获得的熔融混合物，经液氮急冻，获得低温混合物；④将步骤③获得的低温混合物经微波快速加热，使纳米硅微粒发生炸裂，然后清洗过滤，获得产物即三维枝状裂纹的硅微粒。优选地，所述的插层剂为质量比为3：4：1的二甲基砜、甲酰胺、聚乙二醇的混合物。优选地，所述的熔融的氯化盐为质量比为1：1的氯化钠与氯化镁熔融混合物。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果是：本专利技术公开了一种三维枝状硅负极电极材料及制备方法，其中纳米化的硅微粒为一个个裂开口的微细颗粒，在锂离子进出过程中硅材料体积变化只发生在单个的纳米微粒内部，其体积变化由内部裂纹缓冲抵消。而整个由硅材料制备的电极片并不发生明显的体积膨胀。有效解决了硅材料作为锂电池负极材料，在锂脱嵌过程中发生的体积剧烈膨胀，其制备方法是将纳米硅微粒通过插层活化，并与熔融氯化盐复合，经液氮急冻，然后经微波快速加热，使纳米硅微粒发生炸裂，形成三维枝状裂纹的硅微粒。附图说明图1为本专利技术结构显示图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示的一种三维枝状硅负极电极材料，包括硅微粒，所述的硅微粒为纳米化的硅微粒，硅微粒具有三维枝状的裂纹，硅微粒的内部及表面呈三维枝状的裂纹，类似于一个个裂开口的微细颗粒。实施例1一种三维枝状硅负极电极材料的制备方法，其具体步骤如下：①将纳米化的硅微粒浸泡在由二甲基砜、甲酰胺、聚乙二醇组成的插层剂中浸泡48小时，使硅微粒活化，取出硅微粒离心干燥，获得插层硅微粒；其中插层剂pH为7.7-8；②将步骤①的插层硅微粒加入到熔融的过量氯化钠中分散;③将步骤②获得的熔融混合物，经液氮急冻，获得低温混合物；④将步骤③获得的低温混合物经微波快速加热，使纳米硅微粒发生炸裂，然后清洗过滤，获得产物即三维枝状裂纹的硅微粒。实施例2一种三维枝状硅负极电极材料的制备方法，其具体步骤如下：①将纳米化的硅微粒浸泡在由二甲基砜、甲酰胺组成的插层剂中浸泡48小时，使硅微粒活化，取出硅微粒离心干燥，获得插层硅微粒；其中插层剂pH为7.7-8；②将步骤①的插层硅微粒加入到熔融的过量由氯化钠与氯化镁组成的熔融混合物中分散;③将步骤②获得的熔融混合物，经液氮急冻，获得低温混合物；④将步骤③获得的低温混合物经微波快速加热，使纳米硅微粒发生炸裂，然后清洗过滤，获得产物即三维枝状裂纹的硅微粒。实施例3一种三维枝状硅负极电极材料的制备方法，其具体步骤如下：①将纳米化的硅微粒浸泡在足量插层剂中浸泡48小时，使硅微粒活化，取出硅微粒离心干燥，获得插层硅微粒；其中插层剂pH为7.7-8；②将步骤①的插层硅微粒加入到熔融的过量氯化盐中分散;③将步骤②获得的熔融混合物，经液氮急冻，获得低温混合物；④将步骤③获得的低温混合物经微波快速加热，使纳米硅微粒发生炸裂，然后清洗过滤，获得产物即三维枝状裂纹的硅微粒。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维枝状硅负极电极材料，包括硅微粒，所述的硅微粒为纳米化的硅微粒，硅微粒具有三维枝状的裂纹，硅微粒的内部及表面呈三维枝状的裂纹，类似于一个个裂开口的微细颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种三维枝状硅负极电极材料，包括硅微粒，所述的硅微粒为纳米化的硅微粒，硅微粒具有三维枝状的裂纹，硅微粒的内部及表面呈三维枝状的裂纹，类似于一个个裂开口的微细颗粒。2.一种三维枝状硅负极电极材料的制备方法，其特征在于：其具体步骤如下：①将纳米化的硅微粒浸泡在足量插层剂中浸泡48小时，使硅微粒活化，取出硅微粒离心干燥，获得插层硅微粒；其中插层剂pH为7.7-8；②将步骤①的插层硅微粒加入到熔融的过量氯化盐中分散;③将步骤②获...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，陈兵，王镭迪，曾军堂，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51