一种基于硅/碳微纳米球不同维度的硅基复合材料的制备方法及应用技术

一种基于硅/碳微纳米球不同维度的硅基复合材料的制备方法及应用，它涉及一种硅基复合材料的制备方法及应用。本发明专利技术的目的是要解决现有锂离子电池负极材料的电导率、容量和稳定性差的问题。方法：一、制备硅/碳纳米球；二、将高分子聚合物和硅/碳纳米球均匀分散到分散溶剂中，静电纺丝，得到前驱体膜；三、煅烧，得到基于硅/碳微纳米球不同维度的硅基复合材料。本发明专利技术制备的基于硅/碳微纳米球不同维度的硅基复合材料作为锂离子电池负极材料，电极容量大大提升并且循环稳定性好，有很广泛的应用前景。本发明专利技术可获得一种基于硅/碳微纳米球不同维度的硅基复合材料。维度的硅基复合材料。维度的硅基复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种基于硅/碳微纳米球不同维度的硅基复合材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种硅基复合材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其大能量密度，长寿命和环境友好等优良特点被广泛应用在便携式设备，车辆等各种新能源产业。目前，商业化锂离子电池主要负极材料是石墨负极，其理论容量低(372mAh/g)和高倍率性能差限制了锂离子电池的进一步应用。而硅材料由于比容量高(Li
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Si4，3579mAh/g)，自然含量丰富和相对低的工作电压(0.4V vs Li/Li
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)从而被认为是最有潜力替代石墨的下一代负极材料。但是，硅自身导电率较差，在锂离子反复脱嵌过程中体积效应巨大(＞300％)，最终使材料破裂甚至粉碎，导致容量快速衰减，限制了硅材料大规模应用。目前常用碳包覆来提高材料性能，但在电导率，容量，稳定性的提升方面仍有不足，限制了其实际应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是要解决现有锂离子电池负极材料的电导率、容量和稳定性差的问题，而提供一种基于硅/碳微纳米球不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于硅/碳微纳米球不同维度的硅基复合材料的制备方法，其特征在于该制备方法是按以下步骤完成的：一、制备硅/碳纳米球：将以二氧化硅为核，二氧化硅掺杂碳为壳的核壳结构纳米球和镁粉研磨均匀，再转移到管式炉中，再在氩气保护气氛下升温至500℃～660℃，再在氩气气氛和温度为500℃～660℃的条件下保温，冷却至室温，得到反应产物；对反应产物进行清洗，再干燥，硅纳米点均匀分布在空心碳球内部和骨架上，得到硅/碳纳米球；步骤一中所述的核壳结构纳米球和镁粉的质量比为1:(0.6～1)；二、将高分子聚合物和硅/碳纳米球均匀分散到分散溶剂中，得到混合溶液；对混合溶液进行静电纺丝，得到前驱体膜；步骤二中所述的高分子聚合物与硅/碳纳米球的质量比为(30～90):(10～70)；三、首先将前驱体膜放入管式炉中，在空气气氛下将管式炉升温至200℃～300℃，在空气气氛和温度为200℃～300℃的条件下保温，然后向管式炉中通入氩气，在氩气气氛保护下将管式炉升温至600℃～700℃，再在温度为600℃～700℃下保温2h～4h，冷却至室温，得到基于硅/碳微纳米球不同维度的硅基复合材料。2.根据权利要求1所述的一种基于硅/碳微纳米球不同维度的硅基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的以二氧化硅为核，二氧化硅掺杂碳为壳的核壳结构纳米球的制备方法如下：(1)、将2～6mL正硅酸乙酯、0.2～0.4g间苯二酚和0.3～0.8mL甲醛水溶液溶解于混合溶剂中，再在室温下搅拌12～24h，再离心，依次使用去离子水和无水乙醇对离心产物清洗3次～5次，得到固体反应产物；步骤(1)中所述的混合溶剂由60～100mL无水乙醇、10～20mL去离子水和1～4mL氨水混合而成；所述的氨水的质量分数为25％～28％；步骤(1)中所述的甲醛水溶液的质量分数为37％～40％；(2)、将固体反应产物均匀的铺平到石英舟中，再将石英舟转移到管式炉中，向管式炉中通入氩气，再在氩气的保护下将管式炉以2℃/min的升温速率升温至500℃～700℃，再在500℃～700℃下保温3h～5h，最后冷却至室温，取出产物...

【专利技术属性】
技术研发人员：王惠，朱瑞玉，刘肖杰，王刚，王贝贝，马生华，白晋涛，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：