The invention discloses a preparation method of nano silicon storage materials and lithium ion battery containing the same, comprising the following steps: Step 1 micron particle using a group IV elements as the core, the formation of core support; step 2 using organic inorganic silicon material on the kernel particle shape structure of the coated network transaction step 3; the use of organic carbon rich material in high temperature carbonization formation of external coating. The nanocrystalline silicon prepared by the method of materials with core-shell structure, wherein the middle layer formed by nano silicon reduction depolymerization, orderly distribution in the cross-linked skeleton, the skeleton structure has good expansion recovery, can effectively buffer the core material sharp shrink of volume change, prolong the service life of lithium ion battery.
【技术实现步骤摘要】
一种纳米硅储能材料的制备方法及包含其的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电极材料
,尤其涉及一种纳米硅储能材料的制备方法及包含其的锂离子电池。
技术介绍
目前,锂电池负极储能材料广泛使用石墨材料,其容量较低仅为372mAh/g,不能适用当前新能源行业对高能量密度电池的需求,尤其是近年来国家政策《促进汽车动力电池产业发展行动方案》通知,明确指出了当前动力电池的关键指标和时间节点如下:到2020年,锂离子动力电池单体比能量〉300Wh/kg,系统比能量争取达到260Wh/kg。为达到这一行业技术目标,行业急需有更高储能能力的关键材料:正极材料已有三元合金材料等新材料出现,负极材料中与碳同为Ⅳ族元素的硅、锗、锡也作为热点研究材料,其中硅具有比碳材料高10倍多的理论容量(4200mAh/g),较低的嵌锂电压,原料来源丰富等优点成为下一代高比能量负极材料的优选。但纯硅材料在脱嵌锂时会产生较大的体积膨胀效应(约300%的体积变化率),这将在锂电池充放电循环时造成材料结构的破坏及粉化而失效。为解决硅材料在充放电循环过程中的体积膨胀效应,目前的研究热点是使用纳微米级硅或者采用硅碳简单共混,通过提高硅材料的比表面积来缓解循环充电过程中体积膨胀收缩造成的材料快速失效,该方法实际试验效果有限,可逆循环效率仍然下降较快,硅的体积效应造成的严重失效仍未解决。石墨是最早应用于锂离子电池的负极材料,从锂离子电池商业化至今,碳材料的研究获得长足进展,然而其理论比容量为372mAh/g,很难再有提升空间.如何提高负极容量成为一个重要研究方向,硅,锡,锗基等材料以其较高的理论比容量备受锂 ...
【技术保护点】
一种纳米硅储能材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,选取粒径为150~600nmⅣ族元素单质或其氧化物作为内核A粒子,所述A粒子经表面氢化活化处理后再使用偶联剂进行表面接枝;所述A粒子与偶联剂的重量比为100:(1~6);步骤2,将步骤1制得的产物加入到水解的有机硅氧烷中,调节PH值至4~10,在内核A粒子外部形成具有(R1R2SiOx)n交联网状的有机‑无机中间层;由内核向外分多次聚合反应包覆使得所述有机‑无机层的交联度程度由低到高或形成有长链段存在的共聚物质;步骤3,将步骤2制得的产物加入到有机富碳物质中,形成包覆制得浆料;然后逐步升温进行外层炭化,并与中层物质产生高温还原反应,升温区间为600‑1400℃;在逐步升温的过程中,最外层物质碳化形成无定形碳层,其中部分还原性炭与中间层无机单元产生还原反应生成纳米硅,中层有机单元解聚后形成中间层环状空隙,部分有机富碳物质形成外层包覆层。
【技术特征摘要】
1.一种纳米硅储能材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,选取粒径为150~600nmⅣ族元素单质或其氧化物作为内核A粒子,所述A粒子经表面氢化活化处理后再使用偶联剂进行表面接枝;所述A粒子与偶联剂的重量比为100:(1~6);步骤2,将步骤1制得的产物加入到水解的有机硅氧烷中,调节PH值至4~10,在内核A粒子外部形成具有(R1R2SiOx)n交联网状的有机-无机中间层;由内核向外分多次聚合反应包覆使得所述有机-无机层的交联度程度由低到高或形成有长链段存在的共聚物质;步骤3,将步骤2制得的产物加入到有机富碳物质中,形成包覆制得浆料;然后逐步升温进行外层炭化,并与中层物质产生高温还原反应,升温区间为600-1400℃;在逐步升温的过程中,最外层物质碳化形成无定形碳层,其中部分还原性炭与中间层无机单元产生还原反应生成纳米硅,中层有机单元解聚后形成中间层环状空隙,部分有机富碳物质形成外层包覆层。2.根...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。