一种具有多孔结构的硅碳负极复合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具有多孔结构的硅碳负极复合材料及其制备方法和应用，该材料的制备方法包括以下步骤：首先在氧化亚硅粉末的表面制备由TiO2与Al2O3共同组成的铝钛共包覆层，得到铝钛共包覆氧化亚硅颗粒；然后在铝钛共包覆氧化亚硅颗粒的表面形成碳包覆层，得到具有双层包覆结构的复合材料；最后通过水热碱蚀将铝钛共包覆层中的Al2O3去除，得到具有多孔结构的硅碳负极复合材料。本发明专利技术通过在SiO表层依次形成具有多孔结构的TiO2包覆层和碳包覆层，可以有效缓解硅膨胀问题，同时复合材料具有良好的导电性、结构和循环稳定性等优点，且制备方法简单，成本低，适合大批量产业化生产。适合大批量产业化生产。适合大批量产业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多孔结构的硅碳负极复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种具有多孔结构的硅碳负极复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，新能源行业的快速发展对与之匹配的储能设备提出了更高的要求。而在众多的储能设备中，锂离子电池由于其自身的优点，已成为重点的研究对象。锂离子电池的容量取决于正极材料的活性锂离子以及负极材料的可脱嵌锂离子能力，正负极材料对于锂离子电池容量的贡献都起着至关重要的作用。
[0003]目前，市面上锂离子电池所用负极材料主要为石墨。石墨的理论克容量为372mAh/g，而随着石墨产业的日渐成熟，高端石墨已经可以达到了360～365mAh/g，接近理论比容量。石墨负极材料已经很难满足日益增长的高能量密度要求。硅材料的理论克容量为4200mAh/g，与石墨相比，硅的理论克容量接近其十倍。同时，硅还具有脱锂电位相对较低(0.4V)、环境友好、资源丰富等优点，被认为是下一代非常具有潜力的高能量密度锂离子电池负极材料。但是硅基负极材料存在导电性差的问题，同时在脱锂、嵌锂过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多孔结构的硅碳负极复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将铝源和钛源溶解在溶剂中得到混合溶液，将氧化亚硅粉末分散在混合溶液中得到悬浊液，悬浊液经过干燥后得到固态物料；(2)将固态物料置于保护气氛中进行煅烧处理，在氧化亚硅粉末的表面形成铝钛共包覆层，所述铝钛共包覆层由TiO2与Al2O3共同组成，得到的物料记为铝钛共包覆氧化亚硅颗粒；(3)将铝钛共包覆氧化亚硅颗粒与有机碳源混合得到混合物；将混合物置于保护气氛中进行热解反应，在铝钛共包覆氧化亚硅颗粒的表面形成碳包覆层，得到具有双层包覆结构的复合材料；(4)将复合材料分散在碱性溶液中，通过水热碱蚀将铝钛共包覆层中的Al2O3去除，最后经过洗涤、干燥，得到具有多孔结构的硅碳负极复合材料。2.根据权利要求1所述的具有多孔结构的硅碳负极复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述氧化亚硅粉末的平均粒径为5
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12μm，所述氧化亚硅粉末为大颗粒氧化亚硅粉末经过球磨处理后得到，所述大颗粒氧化亚硅粉末的平均粒径为50
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70μm；所述球磨处理的具体操作如下：将氧化锆磨球与大颗粒氧化亚硅粉末按照球料比为8～10:1的质量比加入球磨罐中，然后加入球磨介质，在400～800r/min的转速下球磨4～24h，得到的球磨物料经过干燥后即为氧化亚硅粉末。3.根据权利要求2所述的具有多孔结构的硅碳负极复合材料的制备方法，其特征在于：所述球磨介质为水、乙醇、乙二醇、丙三醇中的一种；所述干燥为真空干燥，真空干燥的温度为50～100℃，时间为8～...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宏斌，饶媛媛，徐懋，程成，
申请(专利权)人：合肥国轩电池材料有限公司，
类型：发明
国别省市：