The invention provides a lithium battery cathode additive and preparation method of the aerogel network, the additive material on silicon oxide aerogel matrix aerogels filled with carbon materials (carbon fiber, graphene, carbon nanotubes) and lithium titanate materials, silica aerogel micro structure on carbon nano materials and the nano silicon material combination, shield coating granular carbon material of silicon oxide and carbon granular material weaknesses, thus improving the traditional carbon anode materials for the first time, grams capacity efficiency and cycle stability performance and the absorption capacity of the pole piece. The preparation method is as follows: carbon fiber, graphene, carbon nanotubes and at least one of the lithium titanate material in sulfur atmosphere heat treatment assembly, the formation process of network in the gap of aerogel in aerogel, compression, drying and crushing to obtain lithium battery cathode additive.
【技术实现步骤摘要】
一种由气凝胶网络的锂电池负极添加剂及制备方法
本专利技术属于锂离子电池领域和能源材料领域,具体涉及锂电池负极添加剂及制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有电压高、比能量高、无记忆效应、无环境污染等特点,已经成为21世纪绿色电池的主要选择之一。目前商业化使用的锂离子电池负极材料主要是碳系负极材料,其实际比容量已经接近碳的理论容量372mAh/g,很难再有提升的空间。面对这一局限,众多新材料陆续出现,其中硅负极材料是最有希望的负极材料之一。当Si与Li形成Li4.4Si结构时,理论比容量可以达到4200mAh/g,当然如此高的容量自然是要付出代价的,充电状态的Si负极体积膨胀可以达到300%,这成为了阻拦在Si负极应用路上最大的障碍。硅负极的失效很大程度上是由于在硅嵌锂和脱锂的过程中巨大的体积膨胀造成Si颗粒产生裂纹和破裂造成的。为了降低硅负极的体积膨胀,人们开发了SiOx材料,相比于纯Si材料,其体积膨胀明显降低,其与C复合材料是一种性能较好的硅负极材料,也是目前实际应用较多的一种硅材料,但是该材料在实际使用中仍然存在硅负极失效的问题,研究发现失效与Li+嵌入速度和电解液种类,更为关键的是与Si负极的微观结构有密切的关系。实际上,SiOx并不是纯的SiO2而是Si和Si的多种氧化物的复合物。生产中SiOx是利用Si和SiO2在真空中高温反应而成,但是SiOx在热力学上是不稳定的,在1000-1400℃下会发生歧化反应,生成Si和Si2O3,STEM观察也发现无定形SiOx中非均匀的分布着一些无定形纳米Si。此外由于高温的作用,在SiOx中还存在着一些结晶Si, ...
【技术保护点】
一种气凝胶网络的锂电池负极添加剂,其特征在于,气凝胶中填充有碳材料、钛酸锂材料和硫,其中碳材料含量为40~60wt%,钛酸锂含量为25~40wt%,气凝胶占比为5‑20wt%,硫1‑3 wt %,所述碳材料为碳纤维、石墨烯、碳纳米管中的至少一种;所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。
【技术特征摘要】
1.一种气凝胶网络的锂电池负极添加剂,其特征在于,气凝胶中填充有碳材料、钛酸锂材料和硫,其中碳材料含量为40~60wt%,钛酸锂含量为25~40wt%,气凝胶占比为5-20wt%,硫1-3wt%,所述碳材料为碳纤维、石墨烯、碳纳米管中的至少一种;所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。2.一种由气凝胶网络的锂电池负极添加剂的制备方法,具体制备步骤如下:A、填充材料预处理,将碳纤维、石墨烯、碳纳米管中的至少一种、钛酸锂在硫单质气氛中进行热处理,自组装,然后冷却、粉碎成微细粉体;B、将硅源、乙醇、水加入容器内,加入A步预处理后的填充料,加酸调节pH值至2~4,反应后得到二氧化硅气凝胶前驱体溶液,加碱性调节pH值至5.9~8.5,反应后得到二氧化硅复合水凝胶;C、将步骤B得到的二氧化硅复合水凝胶老化,用去离子水清洗3-5次,然后常压干燥至含水10-15%,移入真空容器压缩,使凝胶网络收缩;D、将步骤C得到的压缩凝胶在还原气体氛围...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈庆,曾军堂,王镭迪,
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
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