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

本发明专利技术公开了一种纳米硅储能材料的制备方法及包含其的锂离子电池，包括以下步骤：步骤1使用一种Ⅳ族元素的纳微米粒子作为内核，形成内核支撑；步骤2使用有机‑无机硅物质对内核粒子形成交联网状结构的包覆；步骤3使用有机富碳物质中进行高温炭化形成外部包覆。通过该方法制得的纳米硅储能材料具有核壳结构，其中间层经还原解聚形成的纳米硅，有序的分布在交联网状的骨架中，其骨架结构具有良好的伸缩回复性，可有效的缓冲内核材料剧烈的体积收缩变化，延长锂离子电池使用寿命。

Preparation of a nano silicon energy storage material and lithium ion battery containing it

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，通过提本文档来自技高网...

【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...

【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...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小旭，
申请(专利权)人：杨小旭，
类型：发明
国别省市：江苏,32