一种锂离子电池用硅基负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池用硅基负极材料及其制备方法。该负极材料的制备方法为将合成的硅材料SiOC与有机导电聚合物经湿法球磨后，蒸发溶剂，在等离子设备中烧结并掺杂氮。可调有机导电聚合物的用量从而调控包覆层厚度。该负极材料包括活性硅基材料SiOC和包覆在其表面的氮掺杂有机导电聚合物包覆层，相比于纯Si活性材料，SiOC活性材料有较小的体积膨胀性能。另外，氮掺杂有机导电聚合物包覆层则能减缓SiOC材料的体积膨胀和提高材料的导电率，增强材料的电化学循环性能和倍率性能。制备的最佳材料在200mA g

A silicon based anode material for lithium ion battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用硅基负极材料及其制备方法
本专利技术涉及材料化学及高能电池材料
，具体涉及一种锂离子电池用硅基负极材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池由于电压平台宽，循环性能好和环境友好等优势，近年来受到了极大的关注，且不断的推进了电子设备、电动工具和大规模储能的发展。锂离子电池由正极材料、隔膜、电解液和负极材料组成，传统的商业化负极材料石墨虽然具有优异的循环稳定性能和较低的锂嵌入和脱出点位(～0.1VvsLi/Li+)，但其较低的理论比容量(～372mAhg-1)无法匹配当前急需发展的高能量密度锂离子电池，限制了其进一步应用。硅负极材料由于具有极高的理论比容量(>4200mAhg-1)、资源丰富和价格低廉的等优势，被认为是下一代锂离子电池最理想的负极材料。然而，硅负极材料也存在一定的缺陷，如其在锂离子的嵌入和脱出过程中体积膨胀巨大(～280％)，使材料在充放电过程中容易因体积的不断收缩和膨胀引起材料破裂、粉化，从而破坏电极表面已形成的SEI膜，暴露出新的活性界面，消耗锂离子形成新的SEI膜，使材料容量迅速衰退；另外，低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池用硅基负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将正硅酸乙酯和聚硅酸乙酯中的一种，与甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和一甲基三氯硅烷中的一种，按照0.5-1.5:1的摩尔比溶于溶剂中，利用盐酸或者硝酸调节pH至2.0-4.0，继续搅拌，加入氨水或者碳酸氢钠调节pH至7.0-9.0后静置直至凝胶产生，洗涤、干燥，惰性气氛下烧结，得负极材料活性物质SiOC；/n(2)将SiOC和有机导电聚合物按质量比置于分散剂中进行湿法球磨，球磨一定时间后蒸发溶剂，在氮气气氛下，加热至一定温度，然后经等离子体设备的辅助处理后即得氮掺杂有机碳包覆SiOC负极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用硅基负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将正硅酸乙酯和聚硅酸乙酯中的一种，与甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和一甲基三氯硅烷中的一种，按照0.5-1.5:1的摩尔比溶于溶剂中，利用盐酸或者硝酸调节pH至2.0-4.0，继续搅拌，加入氨水或者碳酸氢钠调节pH至7.0-9.0后静置直至凝胶产生，洗涤、干燥，惰性气氛下烧结，得负极材料活性物质SiOC；
(2)将SiOC和有机导电聚合物按质量比置于分散剂中进行湿法球磨，球磨一定时间后蒸发溶剂，在氮气气氛下，加热至一定温度，然后经等离子体设备的辅助处理后即得氮掺杂有机碳包覆SiOC负极材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中正硅酸乙酯和聚硅酸乙酯中的一种，与甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和一甲基三氯硅烷中的一种按照0.7-1.1:1的摩尔比溶于溶剂，优选0.8-1.0:1，进一步优选1:1。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中等离子体设备辅助处理功率为50～200W，处理时间为1～4h；优选：...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐有根，冯泽，王海燕，张珊，孙旦，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43