一种用于锂离子电池的多孔硅镀铜电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于锂离子电池的多孔硅镀铜电极及其制备方法。该多孔硅镀铜电极为圆柱形，由镀铜多孔硅颗粒构成；所述镀铜多孔硅颗粒由外壳和内芯构成，外壳为铜颗粒，具有多孔纳米结构，内芯为多孔硅。该制备方法包括如下步骤：（1）多晶硅粉的预处理；（2）沉积纳米Ag颗粒；（3）多孔硅的制备；（4）外壳的制备；（5）电极的形成。本发明专利技术多孔硅镀铜电极中，铜颗粒与硅有机紧密的结合在一起，增大接触面积，有效地减少了接触电阻，极大地增加了电极的导电性；铜颗粒最大化地限制了硅在锂化过程中的体积膨胀，能有效地防止硅在电池循环充放电过程中从集流体的表面脱落分离以至锂离子电池失效，从而提高锂离子电池的寿命及其循环稳定性。

Porous silicon copper plated electrode for lithium ion battery and preparation method thereof

The invention discloses a porous silicon copper plating electrode used for a lithium ion battery and a preparation method thereof. The porous copper plated copper electrode is cylindrical and consists of copper plated porous silicon particles; the copper plated porous silicon particle is composed of a shell and an inner core; the outer shell is made of copper particles, and has a porous nanometer structure; the inner core is porous silicon. The preparation method comprises the following steps: (1) pretreatment of polysilicon powder; (2) deposition of nano Ag particles; (3) preparation of porous silicon; (4) preparation of shell; (5) formation of electrode. The invention of porous silicon copper electrode, copper particles and organic silicon close together, increase the contact area, effectively reduce the contact resistance, greatly increased the conductivity of copper particles; maximum limit the volume of silicon in the lithium in the process of expansion, can effectively prevent the silicon in the cell cycle the process of charge and discharge from the surface of the current collector separated and lithium ion battery failure, so as to improve the life cycle and stability of lithium ion battery.

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂离子电池的多孔硅镀铜电极及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种用于锂离子电池的多孔硅镀铜电极及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池属于绿色高能可充电化学电源，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等突出优点，在运载工具、便携式电子设备、通信用后备电源、空间技术、国防工业等领域得到了广泛应用。目前，在商业化的锂离子电池体系中，一般采用石墨类碳作为负极材料，但是石墨的理论容量仅有372mAh/g，且倍率性能不佳，开发新型的高容量负极材料成为研究热点。硅的理论比容量高达4200mAh/g，比石墨类负极材料的比容量高一个数量级，并且其嵌/脱锂电位适中，与电解液反应活性低，在地壳中储量丰富，价格低廉，是新一代锂离子电池负极材料的理想选择。但是，硅与锂的合金化反应过程中，硅材料会产生剧烈的体积膨胀(>400%)，容易导致活性材料在循环过程中发生急剧粉化以致从铜集流体脱落，硅与铜电接触减弱，使得电池循环寿命急速衰减。同时，由于硅材料的体积膨胀效应，使得硅材料在电解液中无法产生牢固的表面固体电解质膜，电极结构被破坏，新暴露出的硅表面会不断形成新的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂离子电池的多孔硅镀铜电极，其特征在于，所述多孔硅镀铜电极为圆柱形；所述多孔硅镀铜电极由镀铜多孔硅颗粒构成；所述镀铜硅颗粒由外壳和内芯构成；所述外壳由铜颗粒构成，铜颗粒之间为多孔纳米结构；所述内芯为多孔硅。

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池的多孔硅镀铜电极，其特征在于，所述多孔硅镀铜电极为圆柱形；所述多孔硅镀铜电极由镀铜多孔硅颗粒构成；所述镀铜硅颗粒由外壳和内芯构成；所述外壳由铜颗粒构成，铜颗粒之间为多孔纳米结构；所述内芯为多孔硅。2.权利要求1所述的一种用于锂离子电池的多孔硅镀铜电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）多晶硅粉的预处理：将多晶硅粉浸泡在HCl溶液中，去除杂质，再用标准筛过滤，清洗干净，备用；（2）沉积纳米Ag颗粒：将清洗干净的多晶硅粉浸泡于AgNO3和HF的混合溶液中，在多晶硅粉表面沉积形成纳米Ag颗粒，标准筛过滤，清洗干净；（3）多孔硅的呈现：将表面沉积了纳米Ag颗粒的多晶硅粉浸泡于HF和H2O2的混合腐蚀液中，在多晶硅粉颗粒表面反应形成锥形孔，标准筛过滤，清洗干净，得到多孔硅；（4）外壳的制备：将得到的多孔硅浸泡于含铜离子的镀液中，磁力搅拌至溶液无气泡产生，标准筛过滤，清洗干净，真空烘干，得到镀铜多孔硅；（5）电极的形成：将得到的镀铜多孔硅均匀铺在模具中，保护气氛下烧结，得到所述用于锂离子电池的多孔硅镀铜电极。3.根据权利要求2所述的一种用于锂离子电池的多孔硅镀铜电极的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述多晶硅粉的粒径为350~450目；所述HCl溶液的质量浓度为9~11%；所述浸泡的时间为25~35min。4.根据权利要求2所述的一种用于锂离子电池的多孔硅镀铜电极的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述AgNO3和HF的混合溶液中，AgNO3的浓度为0.01~0.03mo...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁伟，潘保有，邱志强，罗健，黄诗敏，闫志国，谭振豪，汤勇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44