一种硅氧复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及电极材料技术领域，尤其涉及一种硅氧复合材料的制备方法。本发明专利技术提供了一种硅氧复合材料的制备方法，包括以下步骤：将纳米硅粉和纳米二氧化硅混合，进行湿法球磨，得到所述硅氧复合材料。所述制备方法工艺简单，同时制备得到的硅氧复合材料具有较好的电化学性能(循环性能和初始库伦效率)。学性能(循环性能和初始库伦效率)。学性能(循环性能和初始库伦效率)。

【技术实现步骤摘要】
一种硅氧复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及电极材料
，尤其涉及一种硅氧复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]硅负极材料具有极高的理论容量(4200mA
·
h
·
g
‑1，Li
4.4
Si)，有望在高能锂电池中发挥重要作用。然而，硅的晶体离子在充放电过程中即锂离子的插入和脱出中，体积会发生急剧的膨胀(高达400％)，导致了固体电解质界面(SEI)不断的形成和破坏消耗大量电解质，还会导致活性物质材料的粉末化。另外，SEI的持续形成是由将新鲜的活性物质暴露于电解液中。因此，硅负极容量衰减非常快。
[0003]许多研究人员采取了各种方法来改善硅负极的长期循环性能。特别是通过设计一些新结构来抑制Si单质的体积膨胀。其中对SI单质进行包覆的策略可以限制Si单质的体积膨胀，预留空间以适应体积扩大，并在电极和电解质之间建立一个稳定的界面。而将硅与其他材料混合则是另一种相对容易想到和实现的方法。
[0004]非晶硅氧材料被认为是极具潜力的高容量锂离子电池负极材料，具有很高的研究价值。然而，传统的制备工艺为高温、消耗能量巨大的真空工艺。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种硅氧复合材料的制备方法，所述制备方法工艺简单，同时制备得到的硅氧复合材料具有较好的电化学性能(循环性能和初始库伦效率)。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种硅氧复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将纳米硅粉和纳米二氧化硅混合，进行湿法球磨，得到所述硅氧复合材料。
[0009]优选的，所述纳米硅粉的粒径为50～400nm。
[0010]优选的，所述纳米硅粉的制备方法包括以下步骤：
[0011]将微米硅粉依次进行球磨和干燥，得到所述纳米硅粉。
[0012]优选的，所述球磨的方式为湿法球磨；
[0013]所述湿法球磨采用的球磨介质为乙醇，所述湿法球磨的球料比为(10～20):1，转速为100～250rpm，时间为1～15h。
[0014]优选的，所述纳米二氧化硅的粒径为100nm。
[0015]优选的，所述纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：
[0016]将微米级二氧化硅依次进行球磨和干燥，得到所述纳米二氧化硅。
[0017]优选的，所述球磨的方式为湿法球磨；
[0018]所述湿法球磨采用的球磨介质为水，所述湿法球磨的球料比为(10～20):1，转速为100～250rpm，时间≥10h。
[0019]优选的，所述纳米硅粉和纳米二氧化硅的摩尔比为(1～5)：1。
[0020]优选的，所述湿法球磨的球磨介质为乙醇；
[0021]所述湿法球磨的球料比为(10～20):1，转速为100～250rpm，时间为1～15h。
[0022]本专利技术提供了一种硅氧复合材料的制备方法，包括以下步骤：将纳米硅粉和纳米二氧化硅混合，进行湿法球磨，得到所述硅氧复合材料。由于二氧化硅的模量较高，在球磨过程中能够将大颗粒的纳米硅磨碎，同时碰撞过程中产生的热量能够使得零价硅和二氧化硅发生歧化反应；同时所述制备方法工艺简单，容易得到。根据实施例的记载，本专利技术所述制备方法制备得到的硅氧复合材料中硅的化学键态与商业SiO的硅的化学键态相似，但商业化一氧化硅最大的问题是首次库伦效率(70％左右)及比容量较低，第一次嵌锂后反应生成不可逆的氧化锂，电子电导率非常低，而本专利技术所述的硅氧复合材料的首次库伦效率和比容量较商业SiO有很大的改进。
附图说明
[0023]图1为实施例7所述硅氧复合材料在不同放大倍数下的TEM图；
[0024]图2为实施例1～5所述硅氧复合材料的XRD图；
[0025]图3为实施例1～2所述硅氧复合负极材料的SEM图；
[0026]图4为实施例1～5所述的硅氧复合材料制备得到的扣式电池在100mA
·
g
‑1的电流密度下的首次充放电曲线；
[0027]图5为实施例1～5所述的硅氧复合材料制备得到的扣式电池在100mA
·
g
‑1的电流密度下的充放电循环曲线；
[0028]图6为实施例2、实施例6～9所述硅氧复合材料的XRD图；
[0029]图7为实施例2、实施例6～9所述硅氧复合材料的SEM图；
[0030]图8为实施例2、实施例6～9所述硅氧复合材料制备得到的扣式电池在100mA
·
g
‑1的电流密度下的充放电循环曲线；
[0031]图9为本专利技术所述硅氧复合材料的制备流程示意图。
具体实施方式
[0032]如图9所示，本专利技术提供了一种硅氧复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0033]将纳米硅粉和纳米二氧化硅混合，进行湿法球磨，得到所述硅氧复合材料。
[0034]在本专利技术中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
[0035]在本专利技术中，所述纳米硅粉的粒径优选为50～400nm，更优选为50～200nm，最优选为50～100nm。
[0036]在本专利技术中，所述纳米硅粉的制备方法优选包括以下步骤：
[0037]将微米硅粉依次进行球磨和干燥，得到所述纳米硅粉。
[0038]在本专利技术中，所述微米硅粉的粒径优选为2～50μm，更优选为2～10μm。
[0039]在本专利技术中，所述球磨的方式优选为湿法球磨；所述湿法球磨采用的球磨介质优选为乙醇，所述微米硅粉和乙醇的用量比优选为1:(5～10)，更优选为1：(6～8)。
[0040]在本专利技术中，所述湿法球磨的球料比优选为(10～20):1，更优选为(15～20):1，最优选为20:1；转速优选为100～250rpm，更优选为150～250rpm，最优选为250rpm；时间优选为1～15h，更优选为3～10h，进一步优选为5～10h，最优选为10h。
[0041]在本专利技术中，所述干燥的温度优选为50～110℃，更优选为80～110℃，最优选为
110℃；时间优选为3～10h，更优选为5～10h，最优选为10h。
[0042]在本专利技术中，所述纳米二氧化硅的粒径优选为2～50μm，更优选为2～10μm，最优选为2μm。
[0043]在本专利技术中，所述纳米二氧化硅的制备方法优选包括以下步骤：
[0044]将微米级二氧化硅依次进行球磨和干燥，得到所述纳米二氧化硅。
[0045]在本专利技术中，所述微米级二氧化硅的粒径优选为2～50μm，更优选为2～10μm，最优选为2μm。
[0046]在本专利技术中，所述球磨的方式优选为湿法球磨；所述湿法球磨采用的球磨介质优选为水，所述微米硅粉和水的用量比优选为(10～20):1，更优选为20:1。
[0047]在本专利技术中，所述湿法球本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅氧复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将纳米硅粉和纳米二氧化硅混合，进行湿法球磨，得到所述硅氧复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米硅粉的粒径为50～400nm。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述纳米硅粉的制备方法包括以下步骤：将微米硅粉依次进行球磨和干燥，得到所述纳米硅粉。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的方式为湿法球磨；所述湿法球磨采用的球磨介质为乙醇，所述湿法球磨的球料比为(10～20):1，转速为100～250rpm，时间为1～15h。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为100n...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑洪，黄少銮，张黔玲，黎烈武，熊威，
申请(专利权)人：深圳市本征方程石墨烯技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：