长循环锂离子电池负极复合材料介孔硅/碳纳米片及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池电极材料制备技术领域，具体涉及一种长循环锂离子电池负极复合材料介孔硅/碳纳米片及其制备方法，该方法以正硅酸四乙酯

【技术实现步骤摘要】
长循环锂离子电池负极复合材料介孔硅/碳纳米片及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池电极材料制备
，具体涉及一种长循环锂离子电池负极复合材料介孔硅/碳纳米片及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于其高的能量密度、长的循环寿命、小的体积、绿色无污染等特点成为移动手机、笔记本电脑、新能源汽车等工具的理想储能元件。目前广泛使用的锂离子电池负极材料为碳材料，因其理论比容量仅375mAh/g，碳材料已无法满足人们的需求。因此，开发出大容量，安全性好，使用寿命长的新型锂离子电池负极材料迫在眉睫。新型锂离子电池负极材料有过渡金属氧化物，过渡金属硫化物、纳米合金及硅材料等。其中硅材料的理论比容量可达4200mAh/g，是碳材料的10倍多，为大容量的锂离子电池提供了可能。
[0003]然而，硅负极材料导电性差，在嵌锂脱锂的过程中产生近300％的体积膨胀导致在其使用过程中循环性能差、容量快速衰减，这限制了硅负极材料的发展。目前采取的手段是将硅材料纳米化。其中二维介孔结构的硅纳米材料具有高的比表面积，大的横向尺寸与有效的缓冲区，为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.长循环锂离子电池负极复合材料介孔硅/碳纳米片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)以正硅酸四乙酯
‑
32为硅源，采用湿化学法合成二氧化硅纳米片；其中，正硅酸四乙酯记为TEOS
‑
32，二氧化硅纳米片记为SiO2NS；2)以1,4
‑
双(三乙氧基硅基)苯为有机硅源，在得到的SiO
2 NS外侧包裹一层介孔有机二氧化硅，得到的产物记为SiO2@mOSiO
2 NS；SiO2@mOSiO
2 NS在氩气氛围下通过900℃碳化制备分布均匀的嵌入式碳掺杂介孔二氧化纳米片；其中，1,4
‑
双(三乙氧基硅基)苯记为BTEB，嵌入式碳掺杂介孔二氧化纳米片记为mSiO2/C NS；3)得到的mSiO2/C NS通过650℃镁热还原制备碳掺杂介孔硅纳米片；其中，碳掺杂介孔硅纳米片记为mSi/C NS。2.根据权利要求1所述的长循环锂离子电池负极复合材料介孔硅/碳纳米片的制备方法，其特征在于：步骤1)的具体操作为，将NaOH水溶液用水稀释，并在搅拌调节下加入TEOS
‑
32，随后加入乙酸乙酯，在室温下反应一段时间；反应结束后离心收集产物，并用去离子水、无水乙醇洗涤产物，产物分散在无水乙醇中，形成SiO
2 NS分散液；为了去除SiO
2 NS表面的乙酸乙酯，在室温搅拌下，于SiO
2 NS分散液中加入三氨丙基三乙氧基硅烷，三氨丙基三乙氧基硅烷记为APTES；反应一段时间后，离心并用无水乙醇洗涤产物一次，产物分散在一定量的水中。3.根据权利要求2所述的长循环锂离子电池负极复合材料介孔硅/碳纳米片的制备方法，其特征在于：步骤1)中，将8mL浓度为2M的NaOH水溶液加入到1L水中，并在搅拌速度800rpm下加入10mL TEOS
‑
32，随后加入10mL的乙酸乙酯，在室温下反应2.5h；反应结束后离心收集产物，并用去离子水洗涤3次，无水乙醇洗涤两次，分散在10mL无水乙醇中，形成SiO
2 NS分散液。4.根据权利要求3所述的长循环锂离子电池负极复合材料介孔硅/碳纳米片的制备方法，其特征在于：为了去除SiO
2 NS表面的乙酸乙酯，在室温搅拌下，于SiO
2 NS分散液中加入20μL APTES；反应24h后，离心并用无水乙醇洗涤产物一次，产物分散在10mL水中。5.根据权利要求2所述的长循环锂离子电池负极复合材料介孔硅/碳纳米片的制备方法，其特征在于：步骤2)中，将十六烷基三甲基溴化铵、NaOH水溶液加入到SiO
2 NS分散液中，搅拌一段时间；逐滴将TEOS/BTEB乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：王肖肖，徐霞，王云龙，张锴，杨刚刚，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：