一种层状多孔硅材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种层状多孔硅材料及其制备方法和应用，它涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法和应用。层状多孔硅颗粒在垂直方向上呈层状结构，水平方向上呈现均匀分布的多孔结构，所述层状多孔硅材料的粒径尺寸为0.5～50μm，其任意相邻层间均存在纳米级宽度的狭缝空隙，所述狭缝空隙的宽度为5～100nm，平面上孔径为5～50nm。其制备方法为：盐酸刻蚀CaSi2制备硅氧烯材料；层间吸附填充剂；300～750℃煅烧得到氧化硅材料；镁热还原并用酸洗涤副产物得到层状多孔硅。本发明专利技术制备工艺简单，对设备要求不高，易于产业化大量生产，并且得到的层状多孔硅材料可以直接用作锂离子电池负极材料，表现了优异的电化学性能。表现了优异的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种层状多孔硅材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及能源材料
，更具体的说是涉及一种层状多孔硅材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、转换效率高、无记忆效应、自放电率低、工作温度范围宽和环境友好等优点，因而在移动电子终端设备领域占据主导地位，也是电动交通工具和规模化储能的理想电源系统。随着便携式电子设备和电动汽车的快速发展，对锂离子电池的需求和性能要求急剧增长，锂离子电池急需向更高能量密度方向发展。负极材料是影响锂离子电池能量密度的重要因素。石墨类负极材料(理论容量仅372mAh
·
g
‑1)是目前商业化锂离子电池使用的主要负极材料，已不能满足高比能量锂离子电池的需求。因此，寻找超高储锂能力的负极材料以替代石墨类材料一直是锂离子电池领域的研究热点。
[0003]在非碳负极材料中，硅以其超高的容量优势(理论容量为4200mAh
·
g
‑1)、适宜的脱/嵌锂电位(低于0.5V vs Li/Li
+<br/>)、丰富的储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层状多孔硅材料，其特征在于，所述层状多孔硅材料在垂直方向上呈层状结构，水平方向上呈均匀分布的多孔结构，所述层状多孔硅材料的粒径尺寸为0.5～50μm，任意相邻层间均存在纳米级宽度的狭缝空隙，所述狭缝空隙的宽度为5～100nm，水平方向上的孔是直径为5～50nm的近圆形结构。2.一种权利要求1所述的层状多孔硅材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备硅氧烯材料：配置浓度为0.1
‑
10M的盐酸溶液，搅拌条件下将CaSi2缓慢加入配置好的盐酸溶液中，反应完毕后将产物经水洗至中性后过滤并在真空80～120℃条件下烘干，得到硅氧烯材料；(2)将硅氧烯材料加入A溶液中，硅氧烯材料与物质A的质量比为1：(0.01～20)，30～95℃下搅拌5～24h，待水分蒸发完毕后，收集硅氧烯与物质A的混合物B；(3)将混合物B在惰性气氛下于300～750℃下煅烧1～5h，得到氧化硅和物质A的混合物C；(4)制备层状多孔硅材料：将步骤(3)得到的混合物C与Mg粉混合均匀后，惰性气氛下烧结2～6h，降至室温后将产物依次用HCl、HF溶液洗涤除杂，去离子水或乙醇洗涤3～7次至中性，干燥后即可得到层状多孔硅材料。3.根据权利要求2所述的一种层状多孔硅材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中CaSi2与盐酸溶液的比例为1g：(10～500)mL，反应时间为18～36h。4.根据权利要求2所述的一种层状多孔硅材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述A溶液为NaCl、NaI、KCl、KI、CaCl2、Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜春雨，任阳，尹旭才，尹鸽平，霍华，高云智，程新群，左朋建，马玉林，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：