一种用SiO制备纳米硅化锂复合材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种用SiO制备纳米硅化锂复合材料的方法，利用行星式球磨机对SiO进行研磨，对研磨好的SiO颗粒在真空条件下烘干，在手套箱中将SiO颗粒加热后加入Li金属，将SiO颗粒和锂的混合物在钽坩埚中进行机械搅拌，在惰性气体的环境中加热一段时间后，制备得到Li

【技术实现步骤摘要】
一种用SiO制备纳米硅化锂复合材料的方法
本专利技术涉及锂离子电池
，具体是一种用SiO制备纳米硅化锂复合材料的方法。
技术介绍
锂离子电池在消费电子产品、新能源汽车以及大型储能电站等有着广泛的应用。现有的锂电池在未充电状态下，锂离子被预先储存在正极极片中，而负极极片中没有锂离子。锂电池在首次循环中，有机电解质不稳定，在电极表面形成固体电解质界面层SEI膜，消耗锂形成不可逆容量损失，造成首次循环库仑效率较低。首次循环现有的石墨负极有5-20％锂不可逆形成了SEI膜，而新出现的高容量的同素异形体，如Si，Sn，或SiOx，首次循环高达20-50％的不可逆容量损失。合金阳极由于电极结构的潜在机械破坏和锂离子化过程中的体积变化，引起了电极结构不稳定。采用双向优化结构设计，如纳米线、多孔纳米结构和碳复合材料，在数千次循环中提高了循环性能，然而先进的纳米结构增加了电极-电解质的接触面积，从而加剧了锂的不可逆损失。在首次循环中消耗过量的正极材料，显著降低能量密度。由于正极厚度的动力学限制，通过负载过多的正极材料来有效地补偿锂损耗也是一个挑战。因此，开发高容量材料以在正极或负极预存储大量锂来补偿初始损耗具有十分重要的意义
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用SiO制备纳米硅化锂复合材料的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用SiO制备纳米硅化锂复合材料的方法，包括以下步骤：(1)利用行星式球磨机将SiO在200-600转/分的转速下，研磨4-8h；得到纳米级的SiO颗粒；(2)研磨好的SiO颗粒在真空条件下烘干24-60h；(3)在手套箱中将SiO颗粒加热至110-140℃，加热20-30h，加入锂金属；(4)将SiO颗粒和锂的混合物在钽坩埚中以100-300转每分钟的速度进行机械搅拌，在惰性气体的环境中加热1-3天，加热温度为200-300℃。作为本专利技术进一步的方案：所述步骤(1)中，行星式球磨机的研磨转速为350-450转/分，研磨时间为5-7h。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤(1)中球磨后的SiO的粒径大小在50-250nm范围内。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤(4)中的惰性气体的环境的水氧含量的要求分别为水含量低于0.1ppm，氧含量低于1.2ppm。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤(4)中惰性气体为氩气。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤(3)中SiO的加热温度为120-130℃。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤(4)中的加热温度为220-280℃，加热时间为24h-36h。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤(4)中SiO颗粒和锂的重量混合比为500:505-500:510。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术LixSi/Li2O复合材料具有独特的结构，均匀分散的活性LixSi纳米畴嵌入在稳定的Li2O基体中，具有非常优异的空气稳定性和循环性。2.本专利技术LixSi/Li2O复合材料呈现单一结构，均匀分散的活性LixSi纳米域嵌入稳定的Li2O基体中，使复合材料在干燥空气和环境空气条件下很好的稳定性，在干燥空气中容量衰减可以忽略，LixSi/Li2O在环境空气中暴露6小时后，容量仍可达到1,240mAh/g。3.本专利技术LixSi/Li2O复合材料可以有效地补偿负极首次循环不可逆电容损失，适用于首次循环不可逆电容损失较大的先进纳米材料。4.本专利技术LixSi/Li2O复合材料具有较低的电位，可以在浆料加工过程中与各种负极材料混合，可以提高首次循环库伦效率，本专利技术LixSi/Li2O复合材料还可以作为负极材料，具有稳定的性能和持续的高容量保持率。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例中，一种用SiO制备纳米硅化锂复合材料的方法，包括以下步骤：(1)利用行星式球磨机将SiO在200-600转/分的转速下，研磨4-8h，得到纳米级的SiO颗粒；(2)研磨好的SiO颗粒在真空条件下烘干24-60h；(3)在手套箱中将SiO颗粒加热至110-140℃，加热20-30h，加入锂金属；(4)将SiO颗粒和锂的混合物在钽坩埚中以100-300转每分钟的速度进行机械搅拌，在惰性气体的环境中加热1-3天，加热温度为200-300℃。所述步骤(1)中，行星式球磨机的研磨转速为350-450转/分，研磨时间为5-7h。所述步骤(1)中球磨后的SiO的粒径大小在50-250nm范围内。所述步骤(4)中的惰性气体的环境的水氧含量的要求分别为水含量低于0.1ppm，氧含量低于1.2ppm。所述步骤(4)中惰性气体为氩气。所述步骤(3)中SiO的加热温度为120-130℃。所述步骤(4)中的加热温度为220-280℃，加热时间为24h-36h。所述SiO颗粒和锂的重量混合比为500:505-500:510。实施例一一种用SiO制备纳米硅化锂复合材料的方法，包括以下步骤：(1)利用行星式球磨机将SiO在400转/分的转速下，研磨6h，得到纳米级的SiO颗粒；(2)研磨好的SiO颗粒在真空条件下烘干48h；(3)在手套箱中将SiO颗粒加热至120℃，加热24h，加入锂金属；(4)将SiO颗粒和锂的混合物在钽坩埚中以200转每分钟的速度进行机械搅拌，在惰性气体的环境中加热1天，加热温度为250℃。所述步骤(1)中，行星式球磨机的研磨转速为400转/分，研磨时间为6h。所述步骤(1)中球磨后的SiO的粒径大小在150-250nm范围内。所述步骤(4)中的惰性气体的环境的水氧含量分别为0.08ppm和1.0ppm。所述步骤(4)中惰性气体为氩气。所述步骤(4)SiO颗粒和锂的重量混合比为500:509。实施例二一种用SiO制备纳米硅化锂复合材料的方法，包括以下步骤：(1)利用行星式球磨机将SiO在300转/分的转速下，研磨5h，得到纳米级的SiO颗粒；(2)研磨好的SiO颗粒在真空条件下烘干56h；(3)在手套箱中将SiO颗粒加热至122℃，加热22h，加入锂金属；(4)将SiO颗粒和锂的混合物在钽坩埚中以180转每分钟的速度进行机械搅拌，在惰性气体的环境中加热36h，加热温度为230℃。所述步骤(1)中，行星式球磨机的研磨转速为380转/分，研磨时间为5.5h。所述步骤(1)中球磨后的SiO的粒径大小在90-200nm范围内。所述步骤(4)中的惰性气体的环境的水氧含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用SiO制备纳米硅化锂复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)利用行星式球磨机将SiO在200-600转/分的转速下，研磨4-8h；得到纳米级的SiO颗粒；/n(2)研磨好的SiO颗粒在真空条件下烘干24-60h；/n(3)在手套箱中将SiO颗粒加热至110-140℃，加热20-30h，加入锂金属；/n(4)将SiO颗粒和锂的混合物在钽坩埚中以100-300转每分钟的速度进行机械搅拌，/n在惰性气体的环境中加热1-3天，加热温度为200-300℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种用SiO制备纳米硅化锂复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)利用行星式球磨机将SiO在200-600转/分的转速下，研磨4-8h；得到纳米级的SiO颗粒；
(2)研磨好的SiO颗粒在真空条件下烘干24-60h；
(3)在手套箱中将SiO颗粒加热至110-140℃，加热20-30h，加入锂金属；
(4)将SiO颗粒和锂的混合物在钽坩埚中以100-300转每分钟的速度进行机械搅拌，
在惰性气体的环境中加热1-3天，加热温度为200-300℃。


2.根据权利要求1所述的用SiO制备纳米硅化锂复合材料的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，行星式球磨机的研磨转速为350-450转/分，研磨时间为5-7h。


3.根据权利要求1所述的用SiO制备纳米硅化锂复合材料的方法，其特征在于：所述步骤(1)中球磨后的SiO的粒径大小在50-250nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙仲振，
申请(专利权)人：孙仲振，
类型：发明
国别省市：天津;12