一种基于导电碳气凝胶复合纳米硅负极材料的制备方法及其产品技术

本发明专利技术公开了一种基于导电碳气凝胶复合纳米硅负极材料的制备方法及其产品，制备方法包括：(1)将预处理后的废弃生物质与纤维添加剂共同溶于碱性物质的水溶液中，经搅拌后得到网状固态凝胶；(2)将网状固态凝胶进行干燥处理，再经筛分后得到碳气凝胶前体；(3)以气态的硅源和碳气凝胶前体为原料，经化学气相沉积工艺后制备得到碳气凝胶和纳米硅的复合物；(4)将碳气凝胶和纳米硅的复合物与碳源共混，经加热炭化后得到基于导电碳气凝胶复合纳米硅负极材料。本发明专利技术公开的制备方法以废弃生物质为原料，成本低廉，制备得到的负极材料强度高，导电性好，组装得到的电池具有较高的首效。

【技术实现步骤摘要】
一种基于导电碳气凝胶复合纳米硅负极材料的制备方法及其产品
本专利技术涉及电池负极材料领域，尤其涉及一种基于导电碳气凝胶复合纳米硅负极材料的制备方法及其产品。
技术介绍
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，在循环过程中，随着锂离子(Li-ion)的插层和脱层，硅颗粒的体积急剧膨胀和收缩。这种剧烈的体积变化导致了硅颗粒的粉碎、硅基电极的破坏和固体电解质界面层的反复再生。市面上不乏石墨与硅复合材料，但石墨本身的孔穴结构限制了硅复合的占比，且为解决硅体积膨胀和收缩的问题帮助极其有限。而碳硅复合材料的导电性能不如石墨和硅复合，因此设计一种具备良好导电性能、丰富的介孔孔穴结构和高理论比容量的复合材料是亟待解决的技术难题。碳气凝胶本身具备良好的导电性能，且具备高比表面积和丰富的介孔孔穴，有助于与具有超高理论容量硅的结合，缓解体积膨胀和收缩问题，并且丰富的孔穴结构也有助于锂离子的嵌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于导电碳气凝胶复合纳米硅负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将预处理后的废弃生物质与纤维添加剂共同溶于碱性物质的水溶液中，经搅拌后得到网状固态凝胶；/n(2)将步骤(1)制备的所述网状固态凝胶进行干燥处理，再经筛分后得到碳气凝胶前体；/n(3)以气态的硅源和步骤(2)制备的所述碳气凝胶前体为原料，经化学气相沉积工艺后制备得到碳气凝胶和纳米硅的复合物；/n(4)将步骤(3)制备的所述碳气凝胶和纳米硅的复合物与碳源共混，经加热炭化后得到所述基于导电碳气凝胶复合纳米硅负极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于导电碳气凝胶复合纳米硅负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将预处理后的废弃生物质与纤维添加剂共同溶于碱性物质的水溶液中，经搅拌后得到网状固态凝胶；
(2)将步骤(1)制备的所述网状固态凝胶进行干燥处理，再经筛分后得到碳气凝胶前体；
(3)以气态的硅源和步骤(2)制备的所述碳气凝胶前体为原料，经化学气相沉积工艺后制备得到碳气凝胶和纳米硅的复合物；
(4)将步骤(3)制备的所述碳气凝胶和纳米硅的复合物与碳源共混，经加热炭化后得到所述基于导电碳气凝胶复合纳米硅负极材料。


2.根据权利要求1所述的基于导电碳气凝胶复合纳米硅负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：
所述废弃生物质选自废弃的蟹壳、废弃的虾壳、浒苔、毛竹、废弃的落叶中的一种或多种；
所述纤维添加剂选自玻璃纤维、陶瓷纤维、水镁石纤维、莫来石纤维、碳纳米管纤维中的一种或多种；
所述碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化铷、氢氧化铯、氢氧化镁、尿素中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的基于导电碳气凝胶复合纳米硅负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：
所述预处理后的废弃生物质与纤维添加剂的质量比为100：0.5～1；
所述碱性物质的水溶液的浓度为1～2mol/L。


4.根据权利要求1所述的基于导电碳气凝胶复合纳米硅负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：
所述预处理包括浸渍、碱洗、干燥。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚光，王振，
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