一种铜包覆氧化亚硅制造技术

本发明专利技术公开了一种铜包覆氧化亚硅

【技术实现步骤摘要】
一种铜包覆氧化亚硅@碳复合材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池负极材料
，具体为一种铜包覆氧化亚硅
@
碳复合材料的制备方法及应用
。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为重要的储能器件之一，被广泛地应用到便携式电子设备
、
电动汽车
、
储能电站等设备中
。
硅基材料作为锂离子电池负极，具有储量丰富
、
嵌脱锂电位低等优势，成为现石墨负极有力的替代品
。
[0003]但硅基材料在循环过程中较大的体积变化会导致颗粒粉化，影响活性物质与集流体的接触，内阻增大，同时也会导致固态电解质膜的不断生成，从而表现出较差的循环稳定性
。
氧化亚硅作为硅基材料的一种，在循环过程中的体积膨胀效应小于纯硅材料
。
首次嵌锂形成的氧化锂和硅酸锂也可以充当缓冲基质，延长电池的寿命，但也相应降低了材料的首圈库伦效率
。
[0004]氧化亚硅在嵌脱锂过程中仍然存在体积变化较大和电导率低的问题，这会影响电极材料的循环容量和倍率性能
。
对氧化亚硅进行碳包覆不仅可以改善活性材料的导电性，而且可以有效缓解活性材料的体积变化，避免与电解液接触，引发副反应
。
因此，开发高性能的氧化亚硅
@
碳复合材料成为负极材料研究的重点
。

技术实现思路

[0005]为解决现有的技术问题
。
本专利技术提供了一种铜包覆氧化亚硅
@
碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤Ⅰ.
将氧化亚硅均匀平铺于真空管式炉内，在第一保护气氛下加热3～
8min
，关闭第一保护气氛阀；
[0007]步骤Ⅱ.
打开第二保护气氛阀，将有机液体通过第二气氛保护阀送入真空管式炉内，通入
0.3
～
0.8h
后，关闭保护气氛阀
。
打开第一保护气氛阀，关闭管式炉，自然降温，得到氧化亚硅
@
碳复合材料；
[0008]步骤Ⅲ.
将铜盐
、
碳酸氢铵
、
还原剂分别溶解于去离子水内，加入氧化亚硅
@
碳复合材料，充分溶解分散后转移到反应容器中，在鼓风干燥箱内进行水热反应；
[0009]步骤Ⅳ.
水热反应结束后，对固液混合物进行离心过滤
、
真空干燥后得到铜包覆氧化亚硅
@
碳复合材料
。
[0010]优选或可选的，步骤Ⅰ所述氧化亚硅的粒径为
50
～
100nm。
[0011]优选或可选的，步骤Ⅰ所述第一保护气氛下加热，加热的温度上限为
800
～
1000℃。
[0012]优选或可选的，步骤Ⅰ所述有机液体为乙醇
、
甲醇
、
丙醇
、
乙二醇中的一种或多种
。
[0013]优选或可选的，步骤Ⅱ所述所述铜盐为硝酸铜
、
硫酸铜
、
氯化铜
、
乙酸铜中的一种或多种
。
[0014]优选或可选的，步骤Ⅱ所述还原剂为抗坏血酸
、
半胱氨酸
、
谷胱甘肽中的一种或多
种
。
[0015]优选或可选的，步骤Ⅱ所述铜盐
、
碳酸氢铵
、
还原剂的摩尔比为
1:5:1。
[0016]优选或可选的，步骤Ⅱ所述水热反应温度为
140
‑
180℃
，反应时间为3～
7h。
[0017]优选或可选的，步骤Ⅲ所述真空干燥温度为
90
～
110℃。
[0018]根据上述任一项所述的方法制备的铜包覆氧化亚硅
@
碳复合材料，作为锂离子电池电极的应用
。
[0019]有益效果：本专利技术提供了一种铜包覆氧化亚硅
@
碳复合材料的制备方法及应用，在采用有机分子为碳源，对氧化亚硅进行碳包覆，比现有采用甲烷
、
乙烯
、
乙炔等有机碳源气体的
CVD
包覆方式相比，安全性更高，成本更低
。
铜比碳具有更高的导电性与导热性，对氧化亚硅
@
碳复合材料进行铜包覆，可以进一步提高复合材料的电子电导率，同时铜具有很好的延展性，可以抑制氧化亚硅嵌锂过程中的体积膨胀；铜优良的导热性能可以有效地将电极材料中的反应热及时传输出去，提高电池的安全性
。
本专利技术制得的铜包覆氧化亚硅
@
碳复合材料与铜箔集流体具有更高的相容性，可以减小电池的内阻，加快电荷传输作用
。
附图说明
[0020]为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中
[0021]图1为本专利技术的铜包覆氧化亚硅
@
碳复合材料的形貌图
。
具体实施方式
[0022]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解
。
然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施
。
在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述
。
[0023]下面结合实施例，对本专利技术作进一步说明，所述的实施例的示例旨在解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制
。
实施例中未注明具体技术和反应条件者，可按照本领域内的文献所描述的技术或条件或产品说明书进行
。
凡未注明厂商的试剂
、
仪器或设备，均可通过市售获得
。
[0024]实施例1[0025]将
0.5g
纳米级氧化亚硅均匀平铺在氧化铝板上
(
长
9cm
×
宽
6cm)
，置于真空管式炉中，在氮气保护气氛下以
5℃/min
，加热到
900℃。
然后关闭氮气阀，打开氩气阀，氩气以
150mL/min
流速经过乙醇液体后，进入到管式炉中
。
通气
0.5h
后，关闭氩气阀，打开氮气阀，关闭管式炉，自然降温
。
乙醇高温分解形成碳后，包覆在氧化亚硅表面，得到氧化亚硅
@
碳复合材料
。
将
0.1mmol
硝酸铜
、0.5mmol
碳酸氢铵
、0.1mmol
抗坏血酸分别溶解到...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种铜包覆氧化亚硅
@
碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤Ⅰ.
将氧化亚硅均匀平铺于真空管式炉内，在第一保护气氛下加热3～
8min
，关闭第一保护气氛阀；步骤Ⅱ.
打开第二保护气氛阀，将有机液体通过第二气氛保护阀送入真空管式炉内，通入
0.3
～
0.8h
后，关闭保护气氛阀
。
打开第一保护气氛阀，关闭管式炉，自然降温，得到氧化亚硅
@
碳复合材料；步骤Ⅲ.
将铜盐
、
碳酸氢铵
、
还原剂分别溶解于去离子水内，混合均匀后加入氧化亚硅
@
碳复合材料，充分溶解分散后转移到反应容器中，在鼓风干燥箱内进行水热反应；步骤Ⅳ.
水热反应结束后，对固液混合物进行离心过滤
、
真空干燥后得到铜包覆氧化亚硅
@
碳复合材料
。2.
根据权利要求1所述的铜包覆氧化亚硅
@
碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤Ⅰ所述氧化亚硅的粒径为
50
～
100nm。3.
根据权利要求1所述的铜包覆氧化亚硅
@
碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤Ⅰ所述第一保护气氛下加热，加热的温度为
800
～
1000℃。4.
根据权利要求1所述的铜包覆氧化亚硅
@
碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤Ⅰ所述有机液体为乙醇
、...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔凡军，余洋，张清刚，相江峰，
申请(专利权)人：远东电池江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：