一种多孔硅碳或锗碳材料的制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种多孔硅碳或多孔锗碳材料的制备方法及用途，涉及材料学技术领域。所要解决的问题是提供了一种高比容量以及良好的循环稳定性和倍率性能的复合电极材料以及经济可行的制备工艺。以Li、Si、Zn或Li、Ge、Zn为原料，通过感应熔炼和气雾化制粉工艺形成锂锌硅或锂锌锗合金前驱体颗粒，后经碳包覆工艺形成锂锌硅碳或锂锌锗碳颗粒，再经过氧化环境脱合金化及酸洗过程最终形成多孔硅碳或多孔锗碳复合材料。将制备得到的多孔硅碳或多孔锗碳材料用于锂离子电池负极材料，可获得高比容量、良好循环性能和倍率性能，显示出制备得到的多孔硅碳或多孔锗碳材料是理想的锂离子电池负极材料，可以广泛用于便携式电子设备、电动汽车以及航空航天领域。动汽车以及航空航天领域。动汽车以及航空航天领域。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔硅碳或锗碳材料的制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及一种多孔硅碳或多孔锗碳材料的制备方法及用途，属于材料学


技术介绍

[0002]硅和锗具有较高的比容量，同时具有原料来源比较广泛的特点，是下一代锂离子电池理想的负极材料。但其在嵌脱锂过程中存在巨大的体积变化，从而造成电极材料粉化、脱落，最终失去电化学活性，进而使得电池容量快速衰减；此外，硅、锗材料的电子电导率比较差，造成了其倍率性能比较差。为了解决硅、锗材料体积膨胀问题，一般采用将硅、锗材料纳米化、复合化、制备特殊形貌或进行表面包覆等手段；改善其电子电导率的手段一般通过引入高导电相即通过合成复合材料来提高其电子电导率。
[0003]将硅、锗纳米化或制备特殊形貌可以较好的解决其体积膨胀问题，但纳米化或制备特殊形貌一般涉及的工艺复杂，制备条件要求比较苛刻，造成生产成本过高，因此很难实现工业化生产；复合化虽然能部分解决材料的体积膨胀问题，但还是不能实现材料的长循环性能；表面包覆虽然能提高材料的循环性能，并且包覆层具有高导电性，可进一步可以提高材料的倍率性能，但是要达到商本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔硅碳或多孔锗碳材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：(1)通过感应加热熔炼合成锂锌硅或锂锌锗合金；(2)通过气雾化制粉工艺得到微米级锂锌硅或锂锌锗合金粉体；(3)通过有机物裂解或气相CVD或PECVD在锂锌硅或锂锌锗合金粉体表面包覆一层碳材料，形成锂锌硅碳或锂锌锗碳复合材料；(4)通过高温水蒸气或二氧化碳气体或氧气混合物将锂锌硅碳或锂锌锗碳复合材料中的Li氧化形成Li2O，使得锂锌硅或锂锌锗脱合金化；(5)通过去离子水清洗将步骤(4)中生成的Li2O清洗掉，后通过酸洗将Zn清洗掉，经过滤、烘干最终得到多孔硅碳或多孔锗碳材料。2.根据权利要求1所述多孔硅碳或多孔锗碳的制备方法，其特征在于，步骤(1)(2)中的锂锌硅熔炼及气雾化的化合物为Li2SiZn、LiSiZn、Li2ZnSi3、Li8Zn2Si3中的一种或几种；锂锌锗熔炼及气雾化的化合物为LiZnGe、Li2ZnGe、Li2ZnGe3、Li8Zn2Ge3中的一种或几种。3.根据权利要求1所述多孔硅碳或多孔锗碳的制备方法，其特征在于，所述锂锌硅合金粉体的制备方法为：将金属锂、锌、硅单质按化学计量比加入到钨或钽坩埚中感应加热熔化；感应加热的钨或钽坩埚中通有氩气或者真空保护；感应加热升温速率为5
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100℃/min，升温到500
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900℃下保温10
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60min，然后将合金熔体转入到漏包中，采用氩气作为雾化介质，雾化压力为2.0
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4.5MPa，高温合金熔体经钨或钽导流管，通过高压氩气破碎，冷却，从...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏敏，管丹丹，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：