一种导电性纤维网络封装的多孔Si/C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导电性纤维网络封装的多孔Si/C复合材料及其制备和应用。以稻壳为SiO2前驱体，先采用镁热法制备Mg2Si，然后用盐酸除去多余Mg和MgO形成多孔Si，之后采用静电纺丝法将多孔Si颗粒封装入石墨化碳纤维网络中，最后在保护气中煅烧得到多孔Si/C复合材料。本发明专利技术操作便易，反应条件可控，所得的导电性纤维网络封装的生物质多孔Si/C结构特殊，比表面积较大，不仅有利于电解液与活性物质的充分接触，而且有效缓解了材料在充放电过程中的体积膨胀，用作锂离子电池负极材料时，极大改善了其电化学性能。善了其电化学性能。善了其电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种导电性纤维网络封装的多孔Si/C复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池负极材料
，具体涉及一种导电性纤维网络封装的多孔Si/C复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前电动汽车市场对储能器件能量密度最大化的需求不断增加，而传统石墨阳极的容量无法满足其需求。硅拥有最高的理论容量(是碳基材料的10倍)、相对较低的工作电位加上其成熟的加工工业被认为是下一代锂离子电池负极的候选材料。稻壳的主要成分是纤维素、木质素和二氧化硅(10～20％)。并且稻壳是一种可再生的资源，全世界每年大约生产6亿吨大米，近1.2亿吨以上的稻壳，我国作为一个农业大国每年生产近2亿吨水稻产物，近4000万吨稻壳。其中只有小部分稻壳用于有机肥或栽培食用菌，其余大部分会在野外焚烧或者废弃，所以开发和利用这部分资源具有战略意义和经济价值。因此，如果能以稻壳作为前驱体，来制备锂离子电池负极材料，既能减轻环境污染又能提高稻壳的剩余价值具有很高的现实意义。
[0003]然而，硅在锂化过程中体积膨胀巨大(>300％)，在脱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电性纤维网络封装的多孔Si/C复合材料的制备方法，其特征在于：是在导电性纤维网络C材料中封装有多孔Si颗粒。2.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于：所述的多孔Si颗粒为生物质多孔Si，粒径3
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5微米。3.根据权利要求2所述的复合材料的制备方法，其特征在于：所述的生物质多孔Si的制备方法如下：1)将粉碎的生物质进行热处理，然后用盐酸除去其中的金属氧化物，过滤后得到纯SiO2；2)将纯SiO2与Mg按一定质量比混合均匀，在保护性气氛下进行热处理，得到的Mg2Si，然后用盐酸除去多余的Mg和MgO杂质，过滤后得到多孔Si。4.根据权利要求3所述的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中生物质包括稻壳、硅藻土、玉米壳中的至少一种，生物质粒径8
‑
10微米；优选在球磨机中球磨2～6h得到；马弗炉热处理温度为800～1000℃，热处理时间为1～3h；盐酸浓度为1～3mol/L。5.根据权利要求3所述的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中的SiO2与Mg质量比为0.5～1：1，优选0.5：1；热处理温度为600～800℃，热处理时间为8～12h；步骤2)中的盐酸浓度为1～3mol/L。6.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于：所述的导电性纤维网络C材料由导电聚合物采用静电纺丝加热处理的方式获得。7.根据权利要求6所述的复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将聚合物按一定液固比加入到DMF或...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥忠，西子阳，李实，陈曦，万忠民，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：