本发明专利技术公开了一种锂离子电池负极材料Si/TiO2复合材料的制备方法，通过稻壳资源提取SiO2原料，然后利用镁热还原法将SiO2原料还原为Si，最后将Si与TiO2进行复合，即可制备Si/TiO2复合材料；本发明专利技术的优点在于：本发明专利技术充分利用稻壳资源的原料丰富，成本低廉的特点获得Si，通过与TiO2溶胶凝胶溶液的复合制得的Si/TiO2负极材料，具其工艺流程短、重复性好、可操作性强的特点。将其作为锂离子电池负极材料，可以改进锂离子电池的多种性能，同时可以提高对稻壳资源的综合的利用效率，充分提高稻壳资源的经济价值。
A negative electrode material for lithium ion battery Si/TiO
The invention discloses a negative electrode material of a lithium ion battery Si/TiO
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极材料Si/TiO2复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，具体涉及一种锂离子电池负极材料Si/TiO2复合材料的制备方法。
技术介绍
我国稻壳资源丰富，对稻壳资源的利用也趋向多样化，比如制作活性炭、水玻璃、用作水泥的添加剂以及养殖饲料等，但综合利用率不高，产品经济价值偏低。通过研究人们发现，稻壳含有大约15%—20%的SiO2，这些SiO2经过水稻植物作用之后具有高纯、活性的特性，通过从稻壳中被还原的Si，更是保留了这些特点。此外，Si最为锂离子电池负极材料具有如下特点（1）具有最高的理论容量Si:4200mAh/gC:376mAh/g（2）原料丰富、制备方法简单（3）高机械强度、高散热性（4）安全性好，不容易形成锂枝晶。但同时Si负极材料也面临着巨大的体积效应导致循环寿命降低，以及会被传统电解液腐蚀的缺点，而通过与TiO2进行复合，不但可以改善锂离子电池的充放电性能、增加其循环稳定性，还可以提高了对稻壳资源利用的新途径，创造经济价值，有着广阔的应用前景。NianLiu等通过对稻壳资源的预处理以及镁热还原法获得纳米多孔的硅，并获得了优异的比容量和较好的循环性能。ShanFang等通过合成SiO2球，然后与TiO2进行复合，最后再通过镁热还原的方法，得到了TiO2包覆的Si球，作为锂离子电池的负极材料，获得优异的循环性能。国内专利号CN104037390A介绍了一种静电纺丝的方法，制备出了一种硅/碳纳米线负载二氧化钛锂电池负极材料，同时发挥了硅/碳纳米线和二氧化钛的优势，获得较好循环的性能。国内专利号CN104009235A使用稻壳资源，通过利用其中的硅、碳元素，制备出了一种多孔硅/石墨烯复合材料，作为锂离子电池负极材料,具有较高的倍率性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，现提供一种方法操作简单，工艺流程短，成本低廉的锂离子电池负极材料Si/TiO2复合材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种锂离子电池负极材料Si/TiO2复合材料的制备方法，其创新点在于：通过稻壳资源提取SiO2原料，然后利用镁热还原法将SiO2原料还原为Si，最后将Si与TiO2进行复合，即可制备Si/TiO2复合材料；具体包括以下步骤：（1）用自来水将稻壳过滤清洗多次，然后在100℃-150℃下烘干；（2）将步骤（1）得到的稻壳加入HCl溶液中，在水浴恒温90℃-100℃下搅拌3-5h，然后用去离子水在250目的筛网上过滤清洗3-5次，最后在100℃-150℃下烘干；（3）将步骤（2）得到的稻壳，在600℃下煅烧2-3h，将得到的产物在250目的筛网中过筛；（4）将步骤（3）得到的产物和100-200目Mg粉按照比例进行球磨，然后在充满Ar气的手套箱中将混合料装入不锈钢管，并将其密封；（5）在Ar气氛下，将步骤（4）的样品加热到650℃，并保温3-5h，然后将产物在HCl溶液中浸泡5-10h，离心过滤，然后加入1-2ml的HF溶液，浸泡3-5min后离心过滤，最后将产物在40-60℃下真空烘干；（6）以钛酸四丁酯、无水乙醇、冰醋酸、PVP原料配制A溶液，以无水乙醇、去离子水为原料配制B溶液，然后将B溶液缓慢滴加到A溶液中，得到TiO2溶胶凝胶溶液；（7）将Si加入到TiO2溶胶凝胶溶液中，室温下搅拌30min-1h，然后在40℃-60℃烘干；（8）N2气氛下，将步骤（7）的样品加热到700℃，并保温2-3h，冷却至至室温后取出；（9）将步骤（8）的样品、海藻酸钠、SuperP混合均匀，加入少许水，充分搅拌成浆糊状涂在铜箔上，在40℃-60℃下真空干燥10-15h，然后使用13mm冲孔器裁剪获得电池极片，活性物质的密度为0.5-1mg/cm2，在充满Ar气的在手套箱中，组装成纽扣电池，电池型号为2032，电解液为1MLiPF6，然后用纽扣电池封装机封装，首次测试电流密度为100mA/g，之后均为200mA/g。进一步的，所述步骤（2）的HCl质量分数为10%，所述稻壳质量和HCl溶液的体积之比为1:15-20。进一步的，所述步骤（4）中的产物Mg粉的摩尔比为1:2.2，所述球、磨料、溶剂的质量比为3:1:2，所述溶剂为无水乙醇，所述球磨气氛为Ar气，转速为300/rmin，时间为10-15h，密封件为不锈钢管件。进一步的，所述步骤（3）、（8）的升温速率均为5℃/min，步骤（5）的升温速率为1℃/min。进一步的，所述步骤（6）、（7）中A溶液钛酸四丁酯、无水乙醇、冰醋酸的体积比为1:10:1，B溶液中的无水乙醇、去离子水的体积比10:1，所述PVP与加入Si的质量比为1:2。进一步的，所述步骤（5）中的离心速率为8000r/min-10000r/min，离心时间为3-5min，HCl浓度为2mol/L，HF质量分数为5%。进一步的，所述步骤（8）中的步骤（7）的样品和海藻酸钠、SuperP的质量比为60%:20%:20%。本专利技术的有益效果如下：本专利技术充分利用稻壳资源的原料丰富，成本低廉的特点获得Si，通过与TiO2溶胶凝胶溶液的复合制得的Si/TiO2负极材料，具其工艺流程短、重复性好、可操作性强的特点。将其作为锂离子电池负极材料，可以改进锂离子电池的多种性能，同时可以提高对稻壳资源的综合的利用效率，充分提高稻壳资源的经济价值。附图说明图1是本专利技术实施例1制备得到的SiO2的XRD衍射图谱；图2是本专利技术实施例1制备得到的Si/TiO2的XRD的衍射图谱；图3是本专利技术实施例1制备得到的循环-比容量曲线；图4是本专利技术自主装不锈钢密封件示意图。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。一种锂离子电池负极材料Si/TiO2复合材料的制备方法，通过稻壳资源提取SiO2原料，然后利用镁热还原法将SiO2原料还原为Si，最后将Si与TiO2进行复合，即可制备Si/TiO2复合材料；具体包括以下步骤：（1）用自来水将稻壳过滤清洗多次，然后在100℃-150℃下烘干；（2）将步骤（1）得到的稻壳加入HCl溶液中，在水浴恒温90℃-100℃下搅拌3-5h，然后用去离子水在250目的筛网上过滤清洗3-5次，最后在100℃-150℃下烘干；HCl质量分数为10%，稻壳质量和HCl溶液的体积之比为1:15-20。（3）将步骤（2）得到的稻壳，在600℃下煅烧2-3h，将得到的产物在250目的筛网中过筛；（4）将步骤（3）得到的产物和100-200目Mg粉按照比例进行球磨，然后在充满Ar气的手套箱中将混合料装入不锈钢管，并将其密封；产物Mg粉的摩尔比为1:2.2，球、磨料、溶剂的质量比为3:1:2，溶剂为无水乙醇，球磨气氛为Ar气，转速为300/rmin，时间为10-15h，密封件为不锈钢管件。（5）在Ar气氛下，将步骤（4）的样品加热到650℃，升温速率为1℃/min，并保温3-5h，然后将产物在HCl溶液中浸泡5-10h，离心过滤，离心速率为8000r/min-10000r/min，离心时间为3-5min，HCl浓度为2mol/L，然后加入1-2ml的HF溶液，HF质量分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池负极材料Si/TiO
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极材料Si/TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：通过稻壳资源提取SiO2原料，然后利用镁热还原法将SiO2原料还原为Si，最后将Si与TiO2进行复合，即可制备Si/TiO2复合材料；具体包括以下步骤：（1）用自来水将稻壳过滤清洗多次，然后在100℃-150℃下烘干；（2）将步骤（1）得到的稻壳加入HCl溶液中，在水浴恒温90℃-100℃下搅拌3-5h，然后用去离子水在250目的筛网上过滤清洗3-5次，最后在100℃-150℃下烘干；（3）将步骤（2）得到的稻壳，在600℃下煅烧2-3h，将得到的产物在250目的筛网中过筛；（4）将步骤（3）得到的产物和100-200目Mg粉按照比例进行球磨，然后在充满Ar气的手套箱中将混合料装入不锈钢管，并将其密封；（5）在Ar气氛下，将步骤（4）的样品加热到650℃，并保温3-5h，然后将产物在HCl溶液中浸泡5-10h，离心过滤，然后加入1-2ml的HF溶液，浸泡3-5min后离心过滤，最后将产物在40-60℃下真空烘干；（6）以钛酸四丁酯、无水乙醇、冰醋酸、PVP原料配制A溶液，以无水乙醇、去离子水为原料配制B溶液，然后将B溶液缓慢滴加到A溶液中，得到TiO2溶胶凝胶溶液；（7）将Si加入到TiO2溶胶凝胶溶液中，室温下搅拌30min-1h，然后在40℃-60℃烘干；（8）N2气氛下，将步骤（7）的样品加热到700℃，并保温2-3h，冷却至至室温后取出；（9）将步骤（8）的样品、海藻酸钠、SuperP混合均匀，加入少许水，充分搅拌成浆糊状涂在铜箔上，在40℃-60℃下真空干燥10-15h，然后使用13mm冲孔器裁剪获得电池极片，活性物质的密度为0.5-1mg/cm2，在充满Ar气的...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩超伟，贺劲鑫，郑媛媛，靳承铀，薛驰，缪永华，
申请(专利权)人：中天储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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