具有高强度碳基质的硅碳负极材料及制备方法技术

本发明专利技术公开的具有高强度碳基质的硅碳负极材料的制备方法，具体为：步骤1，将明胶溶解于磷酸缓冲溶液中，然后加入甲基丙烯酸酐进行反应，反应后将所得溶液透析，将透析液冷冻干燥，得到乙烯基明胶；步骤2，将乙烯基明胶完全溶解于去离子水中，然后将纳米硅加入乙烯基明胶溶液中，均匀分散，加入光引发剂；将浆液涂在集流体铜箔上，紫外交联；干燥后的铜箔于管式炉中碳化，得到具有高强度碳基质的硅碳负极材料。方法首次使用乙烯基化明胶通过光引发形成三维网络包覆硅纳米颗粒制备硅碳负极材料，得到一种具有较高强度碳基质的硅碳负极材料。还公开了一种具有高强度碳基质的硅碳负极材料。公开了一种具有高强度碳基质的硅碳负极材料。公开了一种具有高强度碳基质的硅碳负极材料。

【技术实现步骤摘要】
具有高强度碳基质的硅碳负极材料及制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料及新能源材料
，具体涉及一种具有高强度碳基质的硅碳负极材料，还涉及一种具有高强度碳基质的硅碳负极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着人们对高能电池的需求日益增加，开发电化学稳定，使用寿命长且能量密度大的锂离子电池日渐紧迫。硅负极材料具有最大的理论容量，硅元素的自然丰度高等优势，有望满足人们的需求成为替代传统碳负极的新一代锂离子电池负极材料。但是硅负极材料存在锂化/去锂化过程中体积变化大，导电性差的缺点，科研人员提出了诸多解决方案，其中将硅基材料与碳材料复合最有希望解决固有问题且产业化。
[0003]通过碳材料包覆硅纳米颗粒得到硅碳复合负极材料，该结构中碳材料可以降低硅纳米颗粒与电解液之间的接触，减少了活性Li
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的消耗，形成稳定的SEI膜，提高了ICE和充/放电循环过程中的库伦效率。科研人员设计了具有核壳结构、蛋黄壳结构和嵌入结构等微观结构的硅碳负极材料，提高了循环性能和倍率性能。但是还存在硅碳负极材料中硅材料含量低，首次库伦效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有高强度碳基质的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，将明胶溶解于磷酸缓冲溶液中，然后加入甲基丙烯酸酐进行反应，反应后将所得溶液透析，将透析液冷冻干燥，得到乙烯基明胶；步骤2，将乙烯基明胶完全溶解于去离子水中，然后将纳米硅加入乙烯基明胶溶液中，均匀分散，加入光引发剂；将浆液涂在集流体铜箔上，紫外交联；干燥后的铜箔于管式炉中碳化，得到具有高强度碳基质的硅碳负极材料。2.根据权利要求1所述的具有高强度碳基质的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1具体按照以下步骤实施：步骤1.1，将明胶溶解于pH为7.4的磷酸缓冲溶液的锥形瓶中，在70℃
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75℃的恒温磁力搅拌器中加热搅拌至明胶完全溶解，然后将恒温磁力搅拌器的温度降至50℃，恒温搅拌20
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30min；步骤1.2，向恒温后的锥形瓶中加入甲基丙烯酸酐反应2h，将得到的溶液转移到3500D的透析袋中，40℃去离子水中透析24h，将透析袋中的透析液冷冻干燥，得到乙烯基明胶。3.根据权利要求2所述的具有高强度碳基质的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1.1中，明胶在磷酸缓冲溶液中的质量浓度为0.1g/mL。4.根据权利要求2所述的具有高强度碳基质的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1.2中，加入的甲基丙烯酸酐与步骤1.1中使用的磷酸缓冲溶液得体积比为1:150
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170。5.根据权利要求1所述的具有高强度碳基质的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2具...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐娜，冉旭东，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：