一种三维交联结构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电化学领域，具体涉及一种三维交联结构复合电极材料及其制备方法与应用。所述复合电极材料包括：由多个单元空间组成，所述单元空间由相邻片层交联形成，所述片层由二维过渡金属碳化物或碳氮化物形成；无定形碳，其分散并支撑于所述单元空间；硅纳米颗粒，其被包裹于所述单元空间中。所述复合电极材料可作为锂离子电池负极材料，使其具有质量比容量高、循环性好、使用寿命长和功率高等优点。

A Three-dimensional Cross-linked Composite Electrode Material and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种三维交联结构复合电极材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及电化学领域，具体涉及一种三维交联结构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大、平均输出电压高、自放电低、无记忆效应、使用寿命长、相对安全成本较低、循环性能良好工作电压范围大、没有记忆效应、循环寿命次数高、绿色环保等优点广泛应用于各种便携式储能器件与设备中。锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，而发展更高能量密度的负极材料是当前的研究重点之一。锂离子电池的负极材料分为碳基负极材料和非碳基负极材料。碳基材料是目前主流的锂离子电池负极材料，其中石墨应用最为广泛。石墨作为负极材料受欢迎的原因在于，由于其层状结构，在重复循环中具有稳定的容量，可逆性相当高。然而，碳负极理论容量只有372mAh/g，也是典型的不可再生资源，而且其开采和加工过程易带来严重污染。因此，开发新的高容量负极是十分必要的。在非碳负极材料中，硅由于其较高的理论比容量(4200mAh/g)以及放电电位低、自然储量丰富等优势，成为替代石墨的最有潜力的锂离子电池负极材料。然而，硅材料在锂离子嵌入和脱出过程中，会有高达300％的体积变化，这会本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合电极材料，其特征在于，包括：由多个单元空间组成，所述单元空间由相邻片层交联形成，所述片层由二维过渡金属碳化物或碳氮化物形成；无定形碳，其分散并支撑于所述单元空间；硅纳米颗粒，其被包裹于所述单元空间中。

【技术特征摘要】
1.一种复合电极材料，其特征在于，包括：由多个单元空间组成，所述单元空间由相邻片层交联形成，所述片层由二维过渡金属碳化物或碳氮化物形成；无定形碳，其分散并支撑于所述单元空间；硅纳米颗粒，其被包裹于所述单元空间中。2.根据权利要求1所述的复合电极材料，其特征在于，所述二维过渡金属碳化物或碳氮化物选自Ti3C2Tx、Ti2CTx、Zr2CTx、Hf2CTx、Sc2CTx中的一种或多种；其中Tx为表面基团O2-、OH-、F-、NH3、NH4+。3.根据权利要求1或2所述的复合电极材料，其特征在于，所述片层的直径为500-1000nm，硅纳米颗粒的粒径为30-50nm。4.根据权利要求1-3任一所述的复合电极材料，其特征在于，所述二维过渡金属碳化物或碳氮化物、硅纳米颗粒、无定形碳的质量比为(1-2):(4-1):(1-2)，优选1:1:1。5.根据权利要求1-4任一所述的复合电极材料，其特征在于，所述无定形碳由聚乙烯醇热解获得的。6.一种权利要求1-5任一所述复合电极材料的制备方法，包括：(1)通过蚀刻前驱体，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓红，胡丙萌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11