一种核壳结构Si/C材料、制备方法和应用技术

本发明专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种核壳结构Si/C材料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备Fe(NO3)3溶液；(2)把Si粉放入溶液中搅拌均匀形成悬浊液；(3)在悬浊液中倒入液氮形成冰态Si/Fe(NO3)3；(4)真空冻干得到Si/Fe(NO3)3样品；(5)将Si/Fe(NO3)3样品进行高温包碳过程，得到含有Fe3O4的Si/C粉末；(6)酸洗干燥后得到core‑shell结构Si/C材料。本发明专利技术还公开了一种核壳结构Si/C材料及其应用。本发明专利技术的方法制备的Si/C材料电化学性能优良，无需高浓度乙炔和专业CVD装置，具有较高的操作性和安全性。

Core shell structure Si/C material, preparation method and Application

The invention belongs to the field of lithium ion battery, particularly relates to a method for preparing core-shell structure of Si/C material, which comprises the following steps: (1) preparation of Fe (NO3) 3 solution; (2) the Si powder into the solution evenly stirring to form suspension; (3) in suspension into liquid nitrogen ice formation Si/Fe (NO3) 3; (4) vacuum freeze-drying to obtain Si/Fe (NO3) 3 samples; (5) Si/Fe (NO3) 3 samples of high temperature carbon coating process of Si/C powder containing Fe3O4; (6) core shell after pickling and drying the material structure of Si/C. The invention also discloses a core shell structure Si/C material and its application. The Si/C material prepared by the method of the invention has excellent electrochemical performance without high concentration acetylene and professional CVD device, and has high operability and safety.

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构Si/C材料、制备方法和应用
本专利技术属于锂离子电池领域，更具体地，涉及一种核壳(core-shell)结构Si/C材料及其制备方法和应用，该core-shell结构Si/C材料尤其适用于锂离子电池的负极材料。
技术介绍
早在Si基负极材料出现时，Si/C复合材料就被认为最有潜力的Si基材料，碳材料具有良好的导电性和循环稳定性，Si/C材料中碳可以起到提高硅基材料导电性、稳定SEI膜和缓冲体积效应的作用。最早制备Si/C复合材料主要是简单的Si与碳源的复合，Kumta和Kim等人利用聚苯乙烯(PS)做C源，Si粉做Si源，惰性气氛下高能球磨制备Si/C复合物。能量色散X射线光谱分析(EDX)显示该材料Si含量66％，可逆容量有850mAhg–1，30圈循环后容量保持率为98.9％。Liu等人利用相似的方法得到PVA/Si材料，所制备材料可逆容量达到754mAhg–1，首次库伦效率效达到80.3％。然而，Si/C简单复合难以进一步提高Si基负极材料的电化学性能，随着结构设计理念的出现，Si/C复合材料呈现出突飞猛进的发展。出现了介孔Si/C、colk-shell结构和中空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核壳结构Si/C材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)将准备好的Fe(NO3)3溶于去离子水中得到Fe(NO3)3溶液，并称取Si粉待用；(2)把称好的Si粉放入Fe(NO3)3溶液中，并加入分散剂，超声搅拌使Si粉分散均匀，形成悬浊液；(3)将步骤(2)中得到的悬浊液倒入耐低温容器中，并在悬浊液中倒入洁净的液氮进行冰冻，形成冰态Si/Fe(NO3)3；(4)将步骤(3)中得到的冰态Si/Fe(NO3)3在真空状态下冻干，得到冻干后的Si/Fe(NO3)3样品；(5)取出上述冻干后的Si/Fe(NO3)3样品进行加热，先在惰性气氛下升温，然后将惰性气氛换为有机气体并保温，此时...

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构Si/C材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)将准备好的Fe(NO3)3溶于去离子水中得到Fe(NO3)3溶液，并称取Si粉待用；(2)把称好的Si粉放入Fe(NO3)3溶液中，并加入分散剂，超声搅拌使Si粉分散均匀，形成悬浊液；(3)将步骤(2)中得到的悬浊液倒入耐低温容器中，并在悬浊液中倒入洁净的液氮进行冰冻，形成冰态Si/Fe(NO3)3；(4)将步骤(3)中得到的冰态Si/Fe(NO3)3在真空状态下冻干，得到冻干后的Si/Fe(NO3)3样品；(5)取出上述冻干后的Si/Fe(NO3)3样品进行加热，先在惰性气氛下升温，然后将惰性气氛换为有机气体并保温，此时Fe(NO3)3原位生成Fe3O4纳米颗粒，催化有机气体在Si表面形成碳层，然后又换回惰性气氛冷却至室温，得到含有Fe3O4的Si/C粉末；(6)将步骤(5)中得到的含有Fe3O4的Si/C粉末用过量的酸洗涤除去Fe元素，分离干燥后得到核壳结构Si/C材料。2.如权利要求1所述核壳结构Si/C材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述Si粉为纳米Si粉或微米Si粉，且Fe与Si的质量比例范围为5:1～1:1。3.如权利要求1所述核壳结构Si/C材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述分散剂包括为非极性液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡先罗，赵前进，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42