锂离子电池C@Cu@Si复合多孔负极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池C@Cu@Si复合多孔负极材料的制备方法，将硅粉和铜粉研磨复合，得到铜硅复合粉末；将沥青粉、去离子水、四氢呋喃经磁力搅拌得到均匀的混合溶液；建立冷喷涂系统，以铜箔为基板，送粉器外部配置压力平衡装置，雾化器的输出端连接于拉瓦尔喷管扩张段；采用双送粉方式，将铜硅复合粉末通入送粉器，将混合溶液通过注射泵充入雾化器，铜硅复合粉末经高温高压气流携带进入喷管，与雾化器雾化后的液滴相撞并被其包裹，一同高速撞击至基板表面实现沉积得到复合涂层；将复合涂层干燥处理后进行碳化，得到锂离子电池C@Cu@Si复合多孔负极材料，本发明专利技术碳铜硅三者的双层包覆结构可以有效缓解硅基负极的体积膨胀问题。覆结构可以有效缓解硅基负极的体积膨胀问题。覆结构可以有效缓解硅基负极的体积膨胀问题。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池C@Cu@Si复合多孔负极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池C@Cu@Si复合多孔负极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其比容量高、循环寿命长等优点被大量使用在手机、无人机等便捷智能产品领域，同样随着便捷式储能设备的出现和普及，锂离子电池的商用需求量越来越大。
[0003]由于理论容量过小，传统石墨负极已经不能满足现有锂离子电池的商用需求。硅材料因其自身的高比容量（3580mAh/g）才得以在众多替代材料中获得关注。
[0004]硅单质的提取技术在工业中早已成熟，然而利用硅作为锂离子电池负极，电池在工作即锂离子嵌入和脱出的过程中，负极会出现巨大的体积变化，剧烈的体积膨胀会造成负极内部产生较大的应力，最终部分电极材料粉化导致电池失效；另外，每一循环过程中硅不断出现的体积膨胀会使电极内部无法形成稳定均匀的SEI膜，之后会出现破裂，继而不断有新的SEI膜生成，直到电解液消耗完毕同样导致电池失效。
[0005]国内外研究人员针对锂离子硅基负极的缺陷做了大量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池C@Cu@Si复合多孔负极材料的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：（1）将硅粉和铜粉按比例混合后采用高能球磨法进行研磨复合，得到铜硅复合粉末；（2）将沥青粉、去离子水、四氢呋喃按比例在室温下混合，经磁力搅拌得到均匀的混合溶液；（3）建立冷喷涂系统，以预先清洗好的铜箔为基板，送粉器外部配置压力平衡装置，实现重力送粉，送出的粉末通过高温高压气流带动，通入拉瓦尔喷管，雾化器的输出端连接于拉瓦尔喷管扩张段；（4）采用双送粉方式，将步骤（1）得到的铜硅复合粉末通入送粉器，将步骤（2）得到的混合溶液通过注射泵充入雾化器，喷涂过程中，受重力送出的铜硅复合粉末经高温高压气流携带进入拉瓦尔喷管，穿过拉瓦尔喷管的喉部到达喷管扩张段，与所述雾化器雾化后的液滴相撞并被其包裹，一同高速撞击至基板表面实现沉积，得到复合涂层；（5）将步骤（4）得到的复合涂层干燥处理后进行碳化，得到锂离子电池C@Cu@Si复合多孔负极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中铜粉和硅粉的体积比为1:（1
‑
2）；硅粉平均粒径为500nm
‑
50μm，铜粉平均粒径为500nm
‑
30μm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中球磨机转速范围为200
‑
600rpm，球料比为10:1，球磨时间为4h
‑
24h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中沥青粉、去离子水、四氢呋喃的体积比为1:（0.5
‑
2）:1。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中雾化器喷孔直径为0.1
‑
0.5mm，雾化器输出端与拉瓦尔喷管的连接处直径为0.1
‑
20mm，送粉器孔口直径为0.1
‑
0.5mm，送粉管直径为0.1
‑
20mm，所述步骤（3）中拉瓦尔喷管、送粉器及送粉管、雾化器及其输出端，材质均为不锈钢，保证整个冷喷涂过程中的密闭性；所述步骤（3）中雾化器输出端与拉瓦尔喷管的连接处位于整个拉瓦尔喷管扩张段长度的1/3
‑
2/3。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中雾化器流量为0.01
‑
0.3L/...

【专利技术属性】
技术研发人员：楚晓婉，宋俊，张琦，陈宇慧，蒋明杰，张若琳，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：