一种硅碳自支撑复合负极材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种硅碳自支撑复合负极材料及其制备方法与应用，其是由多孔碳纤维支撑体和渗透附着在碳纤维支撑体的表面或内部的硅组成。本发明专利技术先采用静电纺丝法制备出含有硅源的高分子纤维状支撑体；然后将纤维状支撑体经过热处理工艺得到锂离子电池硅碳自支撑复合负极材料。碳纤维结构可以提供导电网络和自支撑骨架，弥补硅电导率低的缺点，硅为活性物质。硅自支撑电极可免去加入粘合剂和导电碳材料，且本身的三维网络也可以提供大量的脱嵌锂通道，具有优异的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种硅碳自支撑复合负极材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种硅碳自支撑复合负极材料及其制备方法与应用。
技术介绍
近年来电动汽车等新型产业技术的迅速发展，对高性能动力锂离子电池的需求也越来越迫切。锂离子电池性能的改善在很大程度上取决于嵌锂金属材料能量密度和循环寿命的提高。目前商业化锂离子电池广泛采用的石墨类碳负极材料的理论储锂容量较低(仅有372mAh/g)，成为限制锂离子电池能量密度的主要“瓶颈”。近几年来，国际上对锂离子电池新型电极材料的研究十分活跃。在低电位储锂材料方面，如硅、锡、铝等可与锂合金化的金属及其合金类材料制得的负极，其可逆脱嵌锂的量远远大于石墨。在这些体系中，硅因为具有最高的理论嵌锂容量(4200mAhg-1)而越来越受瞩目。但是，硅基材料在高程度脱嵌锂条件下，存在严重的体积膨胀问题，造成电极的循环稳定性大幅度下降。如何改善嵌脱锂过程中带来的机械不稳定性，使这些储锂性能优良的材料趋于实用化已成为该类材料研究的重点和难点。常规的硅碳复合材料，通常通过热解、机械混合/高能球磨等方法来制备，所述复合物由在致密碳基体中镶嵌硅颗粒构成。然而，此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅碳自支撑复合负极材料，其特征在于，该材料包括碳骨架以及负载于碳骨架孔道中的硅粉，所述碳骨架呈自支撑纤维网状结构，其中，所述硅粉占材料总质量的10％～90％。

【技术特征摘要】
1.一种硅碳自支撑复合负极材料，其特征在于，该材料包括碳骨架以及负载于碳骨架孔道中的硅粉，所述碳骨架呈自支撑纤维网状结构，其中，所述硅粉占材料总质量的10％～90％。2.根据权利要求1所述的一种硅碳自支撑复合负极材料，其特征在于，所述硅粉的粒径为10～150nm。3.一种如权利要求1或2所述硅碳自支撑复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚丙烯腈、聚苯乙烯和硅粉加入至N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌溶解形成透明溶液；(2)将透明溶液通过静电纺丝法制备出含有硅源的高分子纤维状支撑体，然后热处理得到所述硅碳自支撑复合负极材料。4.根据权利要求3所述的一种硅碳自支撑复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述的聚丙烯腈、聚苯乙烯及硅粉的质量比为(0.1～0.9)：(0.1～0.5)：(0.05～0.4)。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈筱，胡培，李真，黄云辉，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31