纳米硅锂离子电池负极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米硅锂离子电池负极材料的制备方法。所述方法采用合金快速凝固的方法，先取纯铝与纯硅混合熔炼成铝硅合金锭子，再将铝硅合金锭去除氧化层后吸铸成型，然后将合金材料用酸搅拌腐蚀去除合金化，得到硅纳米颗粒，之后将硅纳米颗粒粉末与导电剂和粘结剂搅拌混合均匀，得到电极浆料，最后将电极浆料均匀涂布在集流体上，烘干、滚压、裁片后得到电极片。本发明专利技术制备工艺简单，易于重复，制备的纳米硅作为锂离子电池负极材料，首周放电比容量可达3699mAh/g，首次库伦效率可达83.7％，适于大规模的工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
纳米硅锂离子电池负极材料的制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种纳米硅锂离子电池负极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有比能量高、绿色环保、循环寿命长、自放电小等优势，虽然能量密度以每年7％～10％的速度增涨，但是仍远低于电动汽车的能源需求。目前，实际应用的锂离子电池负极材料仍以石墨化碳、非定形碳等碳素材料为主，但其最大理论比容量只有372mAh/g。硅基负极材料在锂嵌入后能形成含锂量很高的合金，其中Li22Si5理论容量高达4200mAh/g，而且硅的储量极其丰富并更加绿色环保，是最有可能代替商业用石墨的负极材料之一。但锂在嵌入过程中，会引起硅基负极材料的膨胀(100～300％)，结构上破坏了电极材料的稳定性，导致电极结构崩塌和电极材料剥落；并且在硅表面会形成不稳定的固体电解质中间相(SEI)，影响了活性硅材料中的锂捕获，导致不可逆的电池容量的迅速衰减以及低的初始库伦效率。此外，硅中的锂扩散动力学缓慢(扩散系数为10-14～10-13cm2/s)以及硅的低固有电导率(10-5～10-3S/cm)也显著影响着硅电极的倍率性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.纳米硅锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，取纯铝与纯硅置于真空熔炼炉中，混合熔炼成Si含量为11.0～16.0wt％的铝硅合金锭子；/n步骤2，将铝硅合金锭子去除氧化层后吸铸成型，控制吸铸铜模的孔径为1.5～5.0mm，得到合金材料；/n步骤3，将合金材料用酸搅拌腐蚀，去除合金化，水洗、离心、烘干后得到硅纳米颗粒。/n

【技术特征摘要】
1.纳米硅锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，取纯铝与纯硅置于真空熔炼炉中，混合熔炼成Si含量为11.0～16.0wt％的铝硅合金锭子；
步骤2，将铝硅合金锭子去除氧化层后吸铸成型，控制吸铸铜模的孔径为1.5～5.0mm，得到合金材料；
步骤3，将合金材料用酸搅拌腐蚀，去除合金化，水洗、离心、烘干后得到硅纳米颗粒。


2.纳米硅锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，取纯铝与纯硅置于真空熔炼炉中，混合熔炼成Si含量为11.0～16.0wt％的铝硅合金锭子；
步骤2，将铝硅合金锭子去除氧化层后吸铸成型，控制吸铸铜模的孔径为1.5～5.0mm，得到合金材料；
步骤3，将合金材料用酸搅拌腐蚀去除合金化，水洗、离心、烘干后得到硅纳米颗粒；
步骤4，将硅纳米颗粒粉末与导电剂、粘结剂搅拌混合均匀，得到电极浆料；
步骤5，将电极浆料均匀涂布在集流体上，烘干、滚压、裁片后得到电极片。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的铝硅合金中硅含量为12.0～16.0wt％。


4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的铝硅合金中硅含量为13.0～15.0wt％。


5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的吸铸铜模的孔径为2.0～3.0mm。


6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯涛，邵建华，王利峰，孙保安，鲁皓辰，岳继礼，夏晖，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32