The invention provides a method for preparing nano-silicon composite material with palygorskite as raw material, using magnesium powder or aluminium powder as reducing agent, reducing palygorskite by thermal reduction method, then treating Palygorskite with acid solution, washing and drying, and then washing and drying with hydrofluoric acid to obtain nano-silicon particles; ultrasonic dispersing nano-silicon particles in deionized water, and adding graphite oxide. The nano-silicon matrix composites are prepared by fully stirring the olefin and then moving it into the reactor for hydrothermal reaction. After the reaction is finished, the nano-silicon matrix composites are cooled, washed and dried with deionized water and anhydrous ethanol. The material has good electrochemical performance and cyclic stability, and shows excellent lithium storage performance when it is used as the negative electrode of lithium ion batteries.
【技术实现步骤摘要】
以坡缕石为原料制备纳米硅复合材料的方法
本专利技术涉及一种硅负极材料的制备方法,尤其涉及一种以坡缕石原料制备硅纳米复合材料的方法,主要作为锂离子电池负极材料,属于新材料领域和新能源
技术介绍
随着“从自然,为自然,到自然”的思想越来越多流行,自然可用的纳米材料尤其受到关注由于安全,低成本,可持续,对人体健康无害生态环境。硅基材料是下一代高比能锂离子电池最具潜力的高容量负极材料之一。硅的理论嵌锂容量高达4200mAhg-1,且具有脱锂电位低、资源丰富、成本低和环境友好等优势。然而,锂离子在嵌入硅过程中会引起巨大的体积膨胀(300%),易造成材料结构的崩塌和活性物质的脱落,使循环稳定性大大下降。同时,这种体积效应也使电极表面难以形成稳定的固体电解质界面膜(SEI膜),导致不断有硅裸露到电解液中而持续不可逆形成新的SEI膜,造成循环效率稍低。针对这些问题,研究人员将硅进行纳米化处理,通过制备各种纳米硅基复合材料来缓解硅嵌锂产生的体积膨胀,从而提高电极的循环稳定性。研究表明,当硅颗粒尺寸小于单个硅纳米颗粒嵌锂过程中的破碎临界值(小于150nm),纳米硅颗粒在参与电化学反应过程所产生的应力能不足以使得电极表面生成裂纹,从而避免颗粒的破碎粉化。然而纳米硅材料的制备工艺复杂,原料及生产成本过大,影响到硅基负极材料的实际应用。另外,纳米硅的高活性表面会使电极发生较多的副反应,造成较高的不可逆容量损失。因此,还需将纳米硅材料与导电材料(如碳等)复合得到二元或多元复合材料,利用第二相的机械性能和导电性来抑制硅的体积效应和增强硅的导电性,减少电极副反应的发生,并防止嵌 ...
【技术保护点】
1.以坡缕石为原料制备纳米硅复合材料的方法,是以镁粉或铝粉为还原剂,通过热还原法将坡缕石进行还原处理,再通过酸液处理,洗涤,干燥,让后经过氢氟酸洗涤,干燥,得到纳米硅颗粒;将纳米硅颗粒超声分散于去离子水中,再加入氧化石墨烯,充分搅拌后移入反应釜进行水热反应;反应结束后冷却,用去离子水和无水乙醇洗涤,干燥,即得纳米硅基复合材料。
【技术特征摘要】
1.以坡缕石为原料制备纳米硅复合材料的方法,是以镁粉或铝粉为还原剂,通过热还原法将坡缕石进行还原处理,再通过酸液处理,洗涤,干燥,让后经过氢氟酸洗涤,干燥,得到纳米硅颗粒;将纳米硅颗粒超声分散于去离子水中,再加入氧化石墨烯,充分搅拌后移入反应釜进行水热反应;反应结束后冷却,用去离子水和无水乙醇洗涤,干燥,即得纳米硅基复合材料。2.如权利要求1所述以坡缕石为原料制备纳米硅复合材料的方法,其特征在于:坡缕石的还原处理,是将坡缕石和镁粉/铝粉研磨混合均匀,惰性气体保护下在750~1100℃煅烧2~8小时。3.如权利要求2所述以坡缕石为原料制备纳米硅复合材料的方法,其特征在于:坡缕石和镁粉/铝粉的质量比为1:4~1:8。4.如权利要求1所述以坡缕石为...
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