一种氯丁胶包裹硅颗粒制备硅碳纳米杂化材料的方法、锂离子电池负极技术

本发明专利技术公开一种由Si纳米颗粒和氯丁橡胶为原料，通过简单的工艺制备锂离子电池硅碳杂化负极材料的方法，属于锂电技术领域。本发明专利技术所制备的硅碳复合材料具备明显核壳结构，所述核为纳米硅，所述壳中间层为SiO2，所述壳外层为多孔碳材料。具体合成过程包括以下步骤：将Si纳米颗粒分散在盛有30ml去离子水的烧杯中，超声搅拌30min，得到溶液A。按照Si：氯丁橡胶质量比为1:3的比例，把氯丁橡胶乳液加入到A溶液中，充分搅拌30min，得到溶液B。快速向溶液B中加入乙醇溶液，氯丁橡胶在乙醇中迅速析出，包裹Si纳米颗粒，形成Si@氯丁橡胶的结构。把Si@氯丁橡胶放入管式炉中煅烧，Si纳米颗粒表面被部分氧化，形成Si@SiO2的结构，继续加热生成目标产物Si@SiO2@C3作为锂电负极。@C3作为锂电负极。

【技术实现步骤摘要】
一种氯丁胶包裹硅颗粒制备硅碳纳米杂化材料的方法、锂离子电池负极


[0001]本专利技术属于功能性纳米复合材料用于电化学领域，更具体的说，是一种基于硅纳米颗粒和高分子材料来制备硅碳杂化负极材料的方法及其在锂离子电池中的应用。
技术背景
[0002]为了满足便携式电子设备日益增长的需求，锂离子电池高容量和长使用寿命成为迫切需求。石墨是目前商业化锂离子电池中使用最广泛的负极材料，然而，工业石墨缓慢的插层动力学和低的理论比容量(372mAh/g)限制了锂离子电池的倍率能力。作为替代材料，Si因其适当的脱锂电势(0.4V vs Li/Li
+
)和4200 mAh/g的高理论容量而受到广泛关注。然而，充放电循环过程中巨大的体积变化 (>300％)和固有的低导电性，限制了锂离子电池循环稳定性和动力学的提高。从本质上将，由于硅材料的膨胀和收缩，导致硅在粒子和电极水平上发生破裂，大量的硅表面接触电解液，重新生成新的SEI膜，新的SEI膜的生成会消耗锂离子和电解液，长此以往导致硅负极性能的迅速下降。
[0003]为了解决上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氯丁胶包裹硅颗粒制备硅碳纳米杂化材料的方法、锂离子电池负极，其特征在于，所述壳为氯丁胶胶乳或其他具备类似结构特征的高分子材料，核为硅纳米颗粒。所述高分子材料在常温下、乙醇加入时可迅速实现聚合并将纳米硅紧紧包裹，成为制备复合材料的原料，反应过程简单、迅速；所述硅碳杂化材料制备过程为在高分子热解碳化温度下实现结构转变，从而获得碳/硅复合负极材料。2.根据权利要求1，所述硅碳复合材料硅纳米颗粒尺寸约为100nm。3.根据权利要求1，具体包括以下步骤：(1)将Si纳米颗粒分散在盛有30ml去离子水的烧杯中，超声搅拌30min。使得硅纳米颗粒在去离子水中分散均匀，得到溶液A。(2)按照Si：氯丁橡胶质量比为1:3的比例，把氯丁橡胶乳液加入到A溶液中，然后充分搅拌30min，使之均匀混合，得到溶液B。(3)在搅拌的情况下，快速向溶液B中加入乙醇溶液，氯丁橡胶在乙醇中迅速析出，并把硅纳米颗粒包裹在其中，形成Si@氯丁橡胶前驱体。(4)把Si@氯丁橡胶前驱体放入管式炉中煅烧，生成目标产物Si@SiO2@C3(Si：氯丁橡胶质量比为1:3，故命名为C3)。4.根据权利要求书3所述的方法，所述步骤(1)中，Si纳米颗粒在水中的分散过程中，搅拌和超...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彩霞，张德庆，王磊，任俊锋，张超，范雅琪，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：