一种镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维负极材料电极片的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维负极材料电极片的制备方法，首先将硅颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈溶解在N，N‑二甲基甲酰胺中，配制成聚丙烯腈的质量分数为10％的聚合物溶液并加入静电纺丝装置中，通过静电纺丝装置，控制好静电纺丝过程的时间，在收集板上得到具有一定厚度的镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维膜，将镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维膜进行预氧化处理和碳化处理后与导电剂、粘结剂混合，将其涂布在铜箔上，最后对涂布有活性材料的铜箔进行烘干，烘干后切片处理即可得镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维负极材料电极片。本发明专利技术制备得到的负极材料电极片在100mA g‑1的电流密度下具有974mAh g‑1的容量，循环100次后没有明显衰减。

The preparation of a kind of nano carbon fiber negative electrode plate embedded with silicon particles

【技术实现步骤摘要】
一种镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维负极材料电极片的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维负极材料电极片的制备方法。
技术介绍
可充电锂离子电池研究开始于20世纪60年代，发展至今，石墨电极为常见的负极材料。但是受限于商用石墨电极的低功率密度，无法满足日益增长的高能量密度和高功率密度的需求。硅负极具有4200mAhg-1的理论质量比容量和9786mAhcm-3的体积比容量，并且对锂的电压比碳高，非常适合锂离子存储，价格成本低，对环境友好。但是硅负极的推广仍面临一系列问题，硅颗粒在充放电过程中会产生巨大的膨胀效应，会产生巨大的容量衰减，因此需要利用包覆、包裹的方式将硅颗粒限域在密闭空间中，防止其破坏失效，影响电化学循环性能。聚丙烯腈作为常见的静电纺丝纤维基底，可以利用其优秀的纤维结构特性，将硅颗粒镶嵌在其中。并且碳化后的纤维网络可以为硅颗粒提供大型的导电骨架，同时弥补了硅颗粒导电性能差的不足。硅颗粒镶嵌在碳纤维骨架中，电化学循环过程中的体积膨胀效应能够被有效限制，大幅提升其作为锂离子电池负极材料的循环性能。...

【技术保护点】
1.一种镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维负极材料电极片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1：将硅颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，配制成聚丙烯腈的质量分数为10％的聚合物溶液；/nS2：将S1中的聚合物溶液加入到静电纺丝装置中，设置电压为20kV，接受距离为150mm；/nS3：通过静电纺丝装置，控制好静电纺丝过程的时间，在收集板上得到具有一定厚度的镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维膜；/nS4：将S3中得到的镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维膜进行预氧化处理，再在600-1000摄氏度高温下碳化得到镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维；/nS5：将S4中碳化得到镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维与导电剂、粘结剂混...

【技术特征摘要】
1.一种镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维负极材料电极片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将硅颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，配制成聚丙烯腈的质量分数为10％的聚合物溶液；
S2：将S1中的聚合物溶液加入到静电纺丝装置中，设置电压为20kV，接受距离为150mm；
S3：通过静电纺丝装置，控制好静电纺丝过程的时间，在收集板上得到具有一定厚度的镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维膜；
S4：将S3中得到的镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维膜进行预氧化处理，再在600-1000摄氏度高温下碳化得到镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维；
S5：将S4中碳化得到镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维与导电剂、粘结剂混合，将其涂布在铜箔上；
S6：将S5中涂布的铜箔进行烘干处理，对烘干后的涂布有活性材料的铜箔切片处理，得到镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维负极材料电极片。


2.根据权利要求1所述一种镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维负极材料电极片的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中硅颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈的质量比例为1:1:4。


3.根据权利要求2所述一种镶嵌硅颗粒的纳米碳纤维负极材料电极片的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的收集板为铝箔。


4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志，张亚非，苏言杰，刘小利，张习武，陈尧，王新光，马如意，魏玉刚，王宏博，陈韵，余致远，刘奕玮，
申请(专利权)人：南京微米电子产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32