一种多孔石墨与多孔硅复合负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种多孔石墨与多孔硅复合负极材料制备方法，包括：(1)将硅含量高的生物质用去离子水洗净，于碱液中浸泡；(2)将所述硅含量高的生物质抽滤，用去离子水洗净，烘干得到干燥的生物质材料，并粉碎，过筛，得到微米级生物质材料；(3)将微米级生物质材料在惰性气体保护下进行阶梯式升温，使得多孔碳高度石墨化和对单质多孔硅高度结晶化；(4)将石墨化后的产物，在惰性气体保护下降温至常温后取出；(5)将多孔石墨与多孔硅复合材料，在弱酸液中均匀混合，并洗去残存的金属离子，再以去离子水洗至中性，烘干得到多孔石墨与多孔硅复合负极材料；其通过阶梯式升温使二氧化硅充分暴露，碳热还原反应更加彻底，以增加比表面积和硅元素含量占比。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔石墨与多孔硅复合负极材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及电池负极材料
，尤其涉及一种多孔石墨与多孔硅复合负极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
目前，锂离子电池具有能量密度高、寿命长、环境友好等优点，是当今最具吸引力的储能设备之一，在现代社会中发挥着越来越重要的作用。他们已经占领了便携式电子产品市场，如手机、笔记本电脑和数码相机。它们也被确定为电动汽车和固定能源存储的电源选择。然而，目前最先进的锂离子电池已不能满足电动汽车和大规模能源电池日益增长的需求。硅被认为是最有希望取代石墨的候选者。它是地壳中第二丰富的元素，对环境友好，具有超高的理论容量(4200mAh/g)。然而，在锂嵌入/脱出过程中体积的剧烈变化造成了严重的不利后果，导致循环稳定性非常差。它一直是阻碍硅基锂电池负极材料实际应用关键问题之一。石墨材料因其在充放电过程中导电性好、体积变化相对较小(石墨体积膨胀率为10.6%)，具有良好的循环性能，二者可通过各种途径复合，使硅纳米颗粒均匀弥散于石墨材料基体中，结合碳材料本身所具有的结构和大量锂离子通道能，增加锂离子的嵌入位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔石墨与多孔硅复合负极材料制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：/n(1)将硅含量高的生物质用去离子水洗净，于1-10mol/L的碱液中浸泡2-10h；/n(2)将步骤(1)所述硅含量高的生物质抽滤，用去离子水洗净，在温度为80-110℃鼓风干燥箱中烘干2-4h，得到干燥的生物质材料，将生物质材料于微纳米粉碎机中粉碎，过筛，得到微米级生物质材料；/n(3)将步骤(2)中的微米级生物质材料在惰性气体保护下于石墨化炉中阶梯式升温，共四个阶段，第一阶段以3-8℃/min升温速率，升温至300-500℃对生物质材料中的硅化合物分解成二氧化硅以及预炭化处理，恒温保持2-6h；第二阶段...

【技术特征摘要】
1.一种多孔石墨与多孔硅复合负极材料制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将硅含量高的生物质用去离子水洗净，于1-10mol/L的碱液中浸泡2-10h；
(2)将步骤(1)所述硅含量高的生物质抽滤，用去离子水洗净，在温度为80-110℃鼓风干燥箱中烘干2-4h，得到干燥的生物质材料，将生物质材料于微纳米粉碎机中粉碎，过筛，得到微米级生物质材料；
(3)将步骤(2)中的微米级生物质材料在惰性气体保护下于石墨化炉中阶梯式升温，共四个阶段，第一阶段以3-8℃/min升温速率，升温至300-500℃对生物质材料中的硅化合物分解成二氧化硅以及预炭化处理，恒温保持2-6h；第二阶段以5-8℃/min升温速率，升温至1300-1600℃热解还原生成多孔碳化硅，恒温保持2-6h；第三阶段以5-8℃/min升温速率，升温至2000-2200℃热解生成多孔碳和单质多孔硅；第四阶段以5-10℃/min升温至2200-2400℃对多孔碳石墨化和对单质多孔硅结晶化，恒温保持2-6h；
(4)将步骤(3)中石墨化后的产物，在惰性气体保护下降温，降至常温后取出；
(5)将步骤(4)中的多孔石墨与多孔硅复合材料，在1-10mol/L的弱酸液中均匀混合，转速为200-500r/min，洗去残存的金属离子，再以去离子水洗至中性，在60-80℃的鼓风干燥箱中烘干1-10h，得到多孔石墨与多孔硅复合负极材料。


2.根据权利要求1所述一种多孔石墨与多孔硅复合负极材料制备方法，其特征在于，在步骤(1)中所述硅含量高的生物质为稻壳、水稻秸秆、小麦秸秆、莎草科的喜硅植物中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述一种多孔石墨与多孔硅复合负极材料制备方法，其特征在于，在步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚光，王振，杜宁，
申请(专利权)人：浙江锂宸新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33