The invention discloses a porous carbon supported mesoporous SiOx/C composite anode material and preparation method thereof, comprising the following steps: S1, the template surfactant dissolved in ammonia solution, stirring until dissolved lyotropic liquid crystal solvent; S2, organic silicon source is added to the lyotropic liquid crystal solvent, stirring to form sol to add carbon the source, to obtain the precursor liquid crystal silica sol; S3, liquid crystal silica sol precursor as precipitant by supercritical fluid precipitation will precipitate agent penetration into the porous carbon material in the pore, liquid crystal silicon sol precursor / porous carbon composite material; S4, liquid crystal silica sol precursor / porous carbon composite material after preheat treatment to high temperature roasting. The invention is a lyotropic liquid crystal was prepared by precipitating agent, precipitating agent to penetrate into voids of porous carbon by supercritical fluid, obtained through heat treatment of porous carbon supported mesoporous SiOx/C composite anode material, the invention can effectively improve the cycle stability of SiOx/C composite cathode materials, improve the discharge specific capacity of material.
【技术实现步骤摘要】
一种多孔碳负载介孔SiOx/C复合负极材料及其制备方法
本专利技术涉及SiOx/C复合负极材料
,尤其涉及一种多孔碳负载介孔SiOx/C复合负极材料及其制备方法。
技术介绍
人类文明的发展,对能源储存的需求逐渐显现,锂离子电池作为有效能量储存装置越来越受到青睐。随着当前便携式电子产品的小型化、轻量化的发展趋势,已使得开发高比容量的电池成为当前研究的热点。目前,常见的锂离子二次电池使用的石墨类负极材料,具有电导率高、锂离子扩散系数大、嵌锂前后体积变化小、嵌锂电位低、价格便宜等优点。但石墨类负极材料储锂容量并非十分理想,其理论比容量仅372mAh/g;同时由于石墨的嵌锂电位与锂的析出电位较为接近,在较大的电流以及低温状态下进行充电都会很容易形成锂析出形成锂枝晶,存在较大的安全隐患。因此,研制高比容量、长寿命、高安全性的负极材料已经迫在眉睫。硅基负极材料的理论嵌锂容量高达4200mAh/g(形成Li22Si5),同时具有嵌锂电位低、原材料价格低廉易得等优点成为最具有商业化前景的负极材料,然而硅在发生锂嵌入后体积膨胀会达到3倍以上,造成材料结构机械粉化的破坏,从而会导致循环性能衰减很快,这限制了硅的大规模商业应用。纳米氧化亚硅(SiOx)材料可以在一定程度上缓冲Si嵌脱锂过程中的体积膨胀,还可以防止纳米Si颗粒的团聚,但是目前广泛应用的商业氧化亚硅采用纳米颗粒氧化亚硅会使得材料的倍率性能较差;同时氧化亚硅材料本身电子电导率差也是导致其倍率性能差的一大原因。常用的解决方案对材料进行碳包覆处理或者与石墨烯混合来提高材料的电子电导率,同时也缓解了材料体积膨胀,进而 ...
【技术保护点】
一种多孔碳负载介孔SiOx/C复合负极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、将模板表面活性剂溶解在氨水溶液中,强力搅拌至溶解得到溶致液晶溶剂;S2、将有机硅源加入到S1得到的溶致液晶溶剂中,强力搅拌,加入碳源继续搅拌直至形成溶胶,得到液晶‑硅溶胶的前驱体;S3、以S2制得的液晶‑硅溶胶前驱体为沉淀剂,采用超临界流体沉淀法将沉淀剂渗透到多孔碳材料的孔隙中,得到液晶‑硅溶胶前驱体/多孔碳复合材料;S4、将S3得到的液晶‑硅溶胶前驱体/多孔碳复合材料置于惰性气氛中,经预热处理后进行高温焙烧得到多孔碳负载介孔SiOx/C复合负极材料。
【技术特征摘要】
1.一种多孔碳负载介孔SiOx/C复合负极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、将模板表面活性剂溶解在氨水溶液中,强力搅拌至溶解得到溶致液晶溶剂;S2、将有机硅源加入到S1得到的溶致液晶溶剂中,强力搅拌,加入碳源继续搅拌直至形成溶胶,得到液晶-硅溶胶的前驱体;S3、以S2制得的液晶-硅溶胶前驱体为沉淀剂,采用超临界流体沉淀法将沉淀剂渗透到多孔碳材料的孔隙中,得到液晶-硅溶胶前驱体/多孔碳复合材料;S4、将S3得到的液晶-硅溶胶前驱体/多孔碳复合材料置于惰性气氛中,经预热处理后进行高温焙烧得到多孔碳负载介孔SiOx/C复合负极材料。2.根据权利要求1所述的多孔碳负载介孔SiOx/C复合负极材料的制备方法,其特征在于,S1中,模板表面活性剂选自十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、聚环氧乙烷、十四烷基甜菜碱中的一种或两种以上混合物;优选地,溶致液晶溶剂中模板表面活性剂的浓度为4.0~7.5mmol/L;优选地,氨水溶液中氨水的浓度为10~50mmol/L。3.根据权利要求1或2所述的多孔碳负载介孔SiOx/C复合负极材料的制备方法,其特征在于,S2中,有机硅源选自硅源为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、四丁基正硅酸酯、硅酸四乙酯中的一种或两种以上混合物;优选地,液晶-硅溶胶的前驱体中有机硅源的浓度为60~150mmol/L。4.根据权利要求1或2所述的多孔碳负载介孔SiOx/C复合负极材料的制备方法,其特征在于,S2中,碳源...
【专利技术属性】
技术研发人员:汪涛,杨尘,王启岁,
申请(专利权)人:合肥国轩高科动力能源有限公司,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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