一种碳硅复合材料的制备方法、碳硅复合材料及锂电池技术

本发明专利技术公开了一种碳硅复合材料的制备方法及碳硅复合材料及其在锂电池负极的应用。本发明专利技术公开的制备方法包括在多孔碳基底表面修饰氧化石墨烯，之后原位水解硅前驱物，经焙烧后混合镁粉热还原处理，最后酸洗、水洗和干燥。所述制备方法可消除镁粉热还原反应中产生的热点，有效避免碳化硅副产物的生成。将本发明专利技术获得的碳硅复合材料应用于锂电负极，在200mA/g电流密度下充放电结果显示可逆比容量不低于1000mAh/g，经100个充放电循环后容量仍能保持80%以上，具有好的循环稳定性。本发明专利技术公开的制备方法所用原料易得、无毒、成本低，工艺简单、无特殊装置、易规模化生产，在经济性和实用性上有优势。上有优势。上有优势。

【技术实现步骤摘要】
一种碳硅复合材料的制备方法、碳硅复合材料及锂电池


[0001]本专利技术属于锂电池负极材料制备
，具体涉及一种碳硅复合材料的制备方法。此外，本专利技术还涉及碳硅复合材料作为锂电池负极材料的应用和一种扣式锂电池。

技术介绍

[0002]近年随着锂离子电池正极材料的急速发展，理论容量仅有372mAh/g的石墨负极材料已无法满足锂离子电池的需求。硅储锂理论容量高（4200mAh/g）、对锂电位低且来源丰富，但充放电过程中体积变化过大、离子和电子电导率差，因此需要与碳复合提升其导电性和稳定性。尽管碳硅复合材料已发展成为新一代最具潜力的商业化负极材料，但是现有从纳米硅制备出发和进一步碳包覆改性的技术成本高、工艺复杂、不适合规模化生产。
[0003]美国专利US10923722B2公开了以多孔碳孔道为限域空间，通过硅烷气体化学沉积大规模制备硅碳复合材料。该专利技术存在的缺点是硅烷原料存在剧毒和易爆特性，并且生产设备价格昂贵使其难以大范围推广。利用多孔碳孔道限域氧化硅颗粒再结合镁热还原反应有望发展成为一条简单、低成本、可大规模生产硅碳复合材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳硅复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：S1、多孔碳表面修饰：称取适量硬脂酸偶联剂加入多孔碳粉末中，加热搅拌均匀后滴加适量氧化石墨烯溶液，依次经研磨、陈化、干燥、焙烧处理后，制得氧化石墨烯改性的多孔碳基底；S2、硅前驱物负载：采用浸渍法将硅前驱物引入S1制备的多孔碳基底，然后缓慢滴加醇氨溶液原位水解，水解结束后经陈化、干燥、焙烧处理，制得负载硅前驱物的中间体碳材料；S3、热还原处理：将S2制得的中间体碳材料与一定量的金属镁粉混合均匀，惰性气氛保护下进行热处理，处理完毕后冷却至室温，然后依次经酸洗、水洗、干燥处理，得到多孔碳负载纳米硅的碳硅复合材料。2.根据权利要求1所述的一种碳硅复合材料的制备方法，其特征在于：S1中所述多孔碳优选以准石墨微晶为结构单元的炭黑。3.根据权利要求1所述的一种碳硅复合材料的制备方法，其特征在于：S1中硬脂酸偶联剂和多孔碳粉末的重量比为0.02~0.05；氧化石墨烯溶液和多孔碳重量比不低于0.05。4.根据权利要求1所述的一种碳硅复合材料的制备方法，其特征在于：S2中所述硅前驱物为正硅酸乙酯、硅酸钠、硅溶胶中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种碳硅复合材料的制备方法，其特征在于：S...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鑫鹏，薛永兵，李鹏，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：