硅负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种硅负极材料及其制备方法。方法包括以下步骤：混合纳米硅颗粒、十六烷基三甲基溴化铵和乙醇，搅拌，进行预处理；将预处理后的所述纳米硅颗粒于水中分散，再加入抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵、乌洛托品和硝酸锌，第一次加热反应，得前驱体；混合所述前驱体和N,N‑二甲基甲酰胺的水溶液、二甲基咪唑、钴盐，第二次加热反应，得ZIF‑67包覆的硅材料；对所述ZIF67包覆的硅材料进行烧结。上述方法利用MOF衍生多孔碳包覆硅纳米颗粒，可有效地解决硅在嵌脱锂过程中因3‑4倍的体积膨胀和收缩而造成的结构粉化等问题，可以显著的提高电池材料的循环稳定性。

Silicon anode material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
硅负极材料及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池负极材料
，特别是涉及硅负极材料及其制备方法。
技术介绍
硅负极材料因理论比容量高(4200mAhg-1)，嵌锂电位低(＜0.5V)，地壳储量丰富，无毒等优点，被认为是下一代最有潜力的锂离子电池负极材料。然而，硅作为锂离子电池负极材料也有缺点。例如：硅是半导体材料，自身导电性能较差。而且，在电化学循环过程中，锂离子的嵌入和脱出会使材料体积发生3-4倍的体积膨胀和收缩，产生的机械作用会使材料逐渐粉化，造成结构坍塌，最终导致电极活性物质与集流体脱离，丧失电接触，导致电池循环性能大大降低，电池容量急剧衰减。为了克服上述问题，现有工艺尝试将硅材料纳米化和复合化。已有文献公开采用化学气相沉积法(CVD)，在硅表面原位生长碳纳米管，但是这种方法安全性相对较低，耗时较长，生产成本高，无法适用于工业的大规模生产。还有文献公开制备了硅/金属型复合材料，利用金属组分提高材料的电子电导，减少硅材料的极化，提高硅材料的倍率性能。而且金属的延展性可以一定程度上抑制硅材料的体积效应，提高循环性能，但是制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n混合纳米硅颗粒、十六烷基三甲基溴化铵和乙醇，搅拌，进行预处理；/n将预处理后的所述纳米硅颗粒于水中分散，再加入抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵、乌洛托品和硝酸锌，第一次加热反应，得前驱体；/n混合所述前驱体和N,N-二甲基甲酰胺的水溶液、二甲基咪唑、钴盐，第二次加热反应，得ZIF-67包覆的硅材料；/n对所述ZIF-67包覆的硅材料进行烧结。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
混合纳米硅颗粒、十六烷基三甲基溴化铵和乙醇，搅拌，进行预处理；
将预处理后的所述纳米硅颗粒于水中分散，再加入抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵、乌洛托品和硝酸锌，第一次加热反应，得前驱体；
混合所述前驱体和N,N-二甲基甲酰胺的水溶液、二甲基咪唑、钴盐，第二次加热反应，得ZIF-67包覆的硅材料；
对所述ZIF-67包覆的硅材料进行烧结。


2.根据权利要求1所述的硅负极材料的制备方法，其特征在于，所述第一次加热反应的反应温度为60℃-95℃，反应时间为6h-10h。


3.根据权利要求1所述的硅负极材料的制备方法，其特征在于，预处理后的所述纳米硅颗粒、所述抗坏血酸、所述十六烷基三甲基溴化铵、所述乌洛托品和所述硝酸锌的重量比为(0.2-2)：(0.2-2)：(3-20)：(1-10)：(1-20)。


4.根据权利要求3所述的硅负极材料的制备方法，其特征在于，预处理后的所述纳米硅颗粒、所述抗坏血酸、所述十六烷基三甲基溴化铵、所述乌洛托品和所述硝酸锌的重量比为(0.2-0.4)：(0.2-0.4)：(3-4)：(1-2.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟善，金盾，丘勇才，欧宇晴，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44