一种核壳结构硅/碳纤维柔性复合电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核壳结构硅/碳纤维柔性复合电极材料及其制备方法与应用，属于柔性电极材料技术领域。为解决现有硅电极体积变化导致电极结构破裂和柔性电极加入粘合剂后电化学性能和柔性下降的问题，本发明专利技术提供了一种核壳结构硅/碳纤维柔性复合电极材料，其由核壳结构硅/碳纤维经静电纺丝制成，核壳结构硅/碳纤维的核层纳米硅颗粒均匀封装于碳纤维壳层内，核部分能有效适应硅的体积膨胀，碳壳能防止电解质渗透到核内，提高了电极的循环性能和使用寿命；在不添加粘合剂、导电剂和电极浆料的情况下具有良好的柔韧性和机械稳定性，能承受较大程度的弯曲，将其应用于锂离子电池技术领域，能够进一步提高锂离子电池的电化学性能和柔性。

A Core-Shell Silicon/Carbon Fiber Flexible Composite Electrode Material and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构硅/碳纤维柔性复合电极材料及其制备方法与应用
本专利技术属于柔性电极材料
，尤其涉及一种核壳结构硅/碳纤维柔性复合电极材料及其制备方法与应用。
技术介绍
锂离子电池因具有能量密度高，循环寿命长，无记忆效应和环境友好等优良特性而被广泛应用于电子设备和混合动力汽车领域。而随着可弯曲电子器件和可拉伸集成电路的发展，对锂离子电池的要求也越来越高。这些柔性电子设备需要锂离子电池更轻、更薄、更具柔性和小型化，因而用于锂离子电池的柔性电极材料的研发正在兴起。为了使锂离子电池能运用到更广泛的领域，需要提高锂离子电池的能量密度、功率密度。提高电池性能的关键在于电极材料，当前，石墨是使用最广泛的负极材料，其主要优势在于结构稳定，造价便宜，电压平台平坦，但其较低的理论比容量，即372mAh/g己经难以满足下一代大规模应用的锂离子电池的需求。在我国，硅储量非常丰富，且化学性质比较稳定，环境友好，已广泛用于半导体工业中。硅材料作为锂离子电池负极既具有比传统碳负极高出十倍的比容量，质量比容量为：4200mA·h/g；又具备一个较低的放电位，平均脱锂电位在0.4V左右。然而，硅电极的推广使用仍然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核壳结构硅/碳纤维柔性复合电极材料，其特征在于，由核壳结构硅/碳纤维经静电纺丝制成，所述核壳结构硅/碳纤维以纳米硅颗粒为核层，所述纳米硅颗粒均匀封装于碳纤维壳层内，所述纳米硅颗粒占柔性复合电极材料质量的5～15wt％。

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构硅/碳纤维柔性复合电极材料，其特征在于，由核壳结构硅/碳纤维经静电纺丝制成，所述核壳结构硅/碳纤维以纳米硅颗粒为核层，所述纳米硅颗粒均匀封装于碳纤维壳层内，所述纳米硅颗粒占柔性复合电极材料质量的5～15wt％。2.根据权利要求1所述一种核壳结构硅/碳纤维柔性复合电极材料，其特征在于，所述纳米硅颗粒的粒径为50～100nm。3.根据权利要求1或2所述一种核壳结构硅/碳纤维柔性复合电极材料，其特征在于，所述核壳结构硅/碳纤维的直径为1～2μm。4.一种如权利要求1至3任一所述核壳结构硅/碳纤维柔性复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、制备聚酰胺酸壳层溶液：按一定质量体积比称取4,4'-二氨基二苯醚、N，N-二甲基甲酰胺溶剂和均苯四甲酸酐，将所述4,4'-二氨基二苯醚溶解于所述N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，超声处理使所述4,4'-二氨基二苯醚完全溶解后分次加入所述均苯四甲酸酐；分次加入均苯四甲酸酐期间持续机械搅拌直至所得混合物粘度不再升高；待均苯四甲酸酐完全溶解后，将混合物再持续搅拌2～5h，得到聚酰胺酸纺丝壳层溶液；步骤二、制备静电纺丝核层溶液：按一定质量体积比称取AS树脂、纳米硅粉和N，N-二甲基甲酰胺溶剂，将AS树脂和纳米硅粉同时溶解于N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，超声处理后再将所得混合物持续搅拌8～10h至均匀，得到纺丝核层溶液；步骤三、静电纺丝制备核壳结构硅/碳纤维柔性复合电极材料：以步骤一得到的聚酰胺酸纺丝壳层溶液和步骤二得到的纺丝核层溶液进行同轴静电纺丝，得到核壳结构的AS树脂/硅@聚酰胺酸纤维复合物；将所得AS树脂/硅@聚酰胺酸纤维复合物置于一定温度下进行固化，得到硅@聚酰亚胺纤维复合物，将所述硅@聚酰亚胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明华，张守志，陈庆国，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23