The invention relates to a method for preparing carbon coated silicon quantum dots composite anode materials for lithium ion batteries, the method will be a silica solid under the protection of inert gas gasification, through the reductive gas, condensate, silicon quantum dots; silicon quantum dots dispersed in aqueous solution of cationic surfactant in the ultrasonic treatment, solid-liquid separation, surface modification of silicon quantum dots; silicon quantum dots surface modification of the carbon source and mixed with water, hydrothermal reaction, solid-liquid separation, carbonization of the solid under the protection of inert gas, carbon coated silicon quantum dot composites. The negative electrode material prepared by the preparation method has large specific capacity, and can effectively improve the cyclic stability of the silicon based lithium ion battery. The utility model has the advantages of simple process, low cost and industrial production.
【技术实现步骤摘要】
一种碳包覆硅量子点复合锂离子电池负极材料的制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种碳包覆硅量子点复合锂离子电池负极材料的制备方法。
技术介绍
作为一种重要的化学电源，锂离子电池由于具有长循环寿命、高能量密度、高功率密度等优点，已经广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子产品中并将逐步应用到电动汽车、潜艇、航空、航天等动力领域，且会进一步取代目前对环境产生影响的铅酸电池和镉镍电池。目前，已经投入生产使用的锂离子电池负极材料主要是碳材料，其理论比容量较低，约为372mA·h·g-1，不能够满足现代社会日益增长的能源需求，尤其是对于电动汽车和网格储能的间歇性电源。硅的理论比容量为4200mA·h·g-1，是石墨理论比容量的10倍还多，是作为锂离子电池负极材料最有前景的材料之一。此外，硅在地壳中含量丰富，且脱嵌锂电压低，对环境友好。但是硅基材料在锂离子嵌入和脱出的过程会发生巨大的体积变化(>300％)，导致硅颗粒粉化，材料结构被破坏，活性物质从集流体上脱落，失去电接触，经多次充放电循环后电池的容量快速衰减，寿命缩短，阻碍了其实际应用。根据对硅基负极材料研究的考察，我们发现制备硅/碳复合材料可有效解决上述问题。硅和碳的嵌锂电位相似，硅/碳复合材料是综合利用了硅和碳各自的优点，避免各自的不足。碳材料本身就是电子和离子的混合导体，且在嵌锂过程中的体积效应小，在硅基负极材料的制备中经常被用作基体，以缓解硅的体积形变，提高其电化学储锂性能。
技术实现思路
为解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种碳包覆硅量子点复合锂离子电池负极材料的制备方法...
【技术保护点】
一种碳包覆硅量子点复合锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将一氧化硅固体在惰性气体保护下气化，同时通入还原性气体，冷凝，得到硅量子点；(2)将步骤(1)得到的硅量子点分散在阳离子表面活性剂的水溶液中，超声处理，固液分离，得到表面修饰的硅量子点；(3)将步骤(2)得到的表面修饰的硅量子点与碳源和水混合，水热反应，固液分离，在惰性气体保护下对得到的固体进行碳化，得到碳包覆硅量子点复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种碳包覆硅量子点复合锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将一氧化硅固体在惰性气体保护下气化，同时通入还原性气体，冷凝，得到硅量子点；(2)将步骤(1)得到的硅量子点分散在阳离子表面活性剂的水溶液中，超声处理，固液分离，得到表面修饰的硅量子点；(3)将步骤(2)得到的表面修饰的硅量子点与碳源和水混合，水热反应，固液分离，在惰性气体保护下对得到的固体进行碳化，得到碳包覆硅量子点复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述一氧化硅气化的温度为1900～2100℃；优选地，步骤(1)所述一氧化硅气化的升温速率为2～5℃/min；优选地，步骤(1)所述一氧化硅气化的时间为1～3h。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述惰性气体包括氦气和/或氩气；优选地，步骤(1)所述还原性气体包括氢气、一氧化碳或硫化氢中任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述惰性气体与还原性气体的体积比为(15～20):1。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)后使用氢氟酸对得到的硅量子点进行刻蚀；优选地，所述氢氟酸为氢氟酸的乙醇溶液；优选地，所述氢氟酸的乙醇溶液的浓度为5～15wt％；优选地，所述刻蚀的时间为10～60min；优选地，刻蚀后对硅量子点进行乙醇洗涤和干燥。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述阳离子表面活性剂包括聚二烯丙基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基-二甲基吡啶溴化铵或双八烷基-甲基苄基氯化铵中任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(2)所述阳离子表面活性剂水溶液的浓度为0.1～5mol/L。6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘霞，吕志祥，张继承，
申请(专利权)人：无锡德碳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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