硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池技术

技术编号:26509436 阅读:45 留言:0更新日期:2020-11-27 15:38
本发明专利技术提供了一种硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池,包括以下步骤:将紫外‑臭氧改性或者氧化剂改性的硅材料与紫外‑臭氧改性后的碳材料进行混合,得到所述硅碳复合材料。进而碳材料与硅材料之间发生紧密的、有效的接触,两种材料均匀、交错分布,该方法具有低成本、高效率、工艺简单,可实现大规模工业化生产。该硅碳复合材料中两种材料相互交错,具有均匀的交织结构,该材料既具有硅材料的高比容量与高电化学活性,又具有碳材料的高强度和优异的导电性的双重优点。可以有效缓解硅在电池循环过程中较大的体积变化所导致的电极内部应力的破坏作用,从而提高了锂离子电池电极的循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池
本专利技术涉及能量储存与转化
,具体而言,涉及一种硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
目前,将高理论容量的硅材料与导电的碳材料复合得到的复合材料已经成为高能量密度锂离子电池电极的首选材料。然而,由于硅碳复合材料的制备工艺复杂且造价很高,特别是对于较高硅含量(≥20%)的硅碳复合材料,难以解决硅脱嵌锂体积变化过大(300%~400%),导致锂离子电池电极破裂的问题,使硅碳复合材料的实际应用受到了阻碍。因此,硅碳复合电极材料在制备技术上存在着环境不友好、成本高、工序复杂等技术问题。现有技术中,可以通过气相沉积法(CVD)、气-液-固法(VLS)、模板法、脉冲激光法、射频磁控溅射等制备硅碳复合粉体/薄膜。这些制备方法的合成条件比较苛刻,需要高温或高真空环境,或者使用的原料含有易燃有毒物质(如SiH4、C2H2)等;同时制备需多步操作,流程较复杂且产率较低,不适合大规模工业生产。湿化学合成技术是相对简单的制备硅碳复合材料的方法。将硅纳米颗粒弥散于碳材料基体中,结合碳材料本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅碳复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:/n将紫外-臭氧改性或者氧化剂改性的硅材料与紫外-臭氧改性后的碳材料进行混合,得到所述硅碳复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅碳复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将紫外-臭氧改性或者氧化剂改性的硅材料与紫外-臭氧改性后的碳材料进行混合,得到所述硅碳复合材料。


2.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述碳材料与所述硅材料的质量比为8~2:2~8,优选的质量比为8~5:2~5。


3.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述碳材料包括碳纤维、碳纳米管、石墨、石墨烯、硬碳材料和软碳材料中的一种或者几种的组合;
所述硅材料包括单质硅、二氧化硅和氧化亚硅中的一种或者几种的组合;
所述氧化亚硅为SiOx,其中0<x<2。


4.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述碳材料和/或所述硅材料的形状包括颗粒状、纳米线和纳米管中的一种或者几种的组合;
优选的,所述颗粒状为多孔颗粒状;
优选的,颗粒状的所述硅材料和/或所述碳材料的粒径为20nm~10μm。


5.根据权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述混合具体包括搅拌和/或研磨;
优选的,所述搅拌包括超声搅拌和/或磁力搅拌;
优选的,所述研磨包括砂磨或者球磨;
优选的,所述球磨为湿磨,所述湿磨的研磨介质包括水、乙醇和丙酮中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员:张辉柏晓
申请(专利权)人:中国空间技术研究院
类型:发明
国别省市:北京;11

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