【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及负极材料，具体地，涉及一种硅基复合负极材料及其制备方法。
技术介绍
1、硅由于其高理论容量(4200mah/g，li22si4)、低工作电位(<0.5v vs li/li+)、储量丰富等优点受到广泛关注。但硅自身导电性差；在脱嵌锂过程中存在巨大的体积变化(>300％)，使活性材料脱落、粉化；表面难以形成稳定的sei膜，导致电解液不断被消耗，使得电池的循环性能迅速降低。这些问题严重制约着硅负极材料的规模应用。而目前大多以碳包覆硅材料进行研究应用，但其依然存在冷压时硅碳复合材料颗粒破裂问题，严重影响着电池的性能。因此提高硅碳复合材料的抗压能力对其在商业上的大规模应用具有促进作用。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种硅基复合负极材料及其制备方法。
2、本专利技术公开的一种硅基复合负极材料，包括硅基基体和包覆层，包覆层包覆于硅基基体的表面；其中，包覆层为纳米纤维素-导电聚合物-石墨烯复合物层。
3、根据本专利技术的一实施方式，硅基复合负极材料的粒径d1与硅基基体的粒径d2的关系为：1.05≤d1/d2≤1.5。
4、根据本专利技术的一实施方式，硅基基体为硅、硅碳、硅氧与硅复合物质中的一种或多种，硅基基体的粒径1～5um。
5、根据本专利技术的一实施方式，纳米纤维素为微纤化纤维素、纳米晶体纤维素与细菌纳米纤维素中的一种或多种，导电聚合物为聚吡咯与聚苯胺中的一种或多种。
6、根据本专利技
7、本专利技术公开的一种如上述的硅基复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：
8、s1.取活性硅基基体通过化学镀镍法制得一级产物；
9、s2.将一级产物与第一碳源及第一溶剂混合，通过煅烧、刻蚀去除镍模板，得到二级产物；
10、s3.将二级产物分散在纳米纤维素-导电聚合物混合溶液中，在酸性环境下与第二溶剂混合，得到硅基复合负极材料。
11、根据本专利技术的一实施方式，步骤s1中，一级产物的制备包括以下步骤：将二甲胺硼烷、氢氧化铵及活性硅基基体加入到镀镍溶液中进行搅拌，得到反应物，然后将反应物用乙醇洗涤，得到一级产物；其中，二甲胺硼烷、氢氧化铵、活性硅基基体与镀镍溶液的料液比为(2～10)g：(2～10)ml：(1～10)g：(360～500)ml。
12、根据本专利技术的一实施方式，步骤s1中，活性硅基基体的制备包括以下步骤：将硅基基体、氨丙基三乙氧基硅烷及蒸馏水加入到异丙醇中进行搅拌，通过离心方法收集离心产物，然后将离心产物洗涤后浸入氯化钯水溶液中，搅拌均匀后洗涤，得到活性硅基基体；其中，硅基基体、氨丙基三乙氧基硅烷、蒸馏水与氯化钯水溶液的料液比为(1～10)g：(1～10)ml：(0.1～10)ml：(30～300)ml，氯化钯水溶液的浓度为0.5～1.5g/l。
13、根据本专利技术的一实施方式，步骤s2中，二级产物的制备包括以下步骤：将一级产物加入至第一碳源与第一溶剂的混合溶液中进行搅拌，通过离心方法收集碳化产物，然后将碳化产物洗涤后干燥，再将干燥后的碳化产物进行加热，降温后，得到二级产物；其中，活性硅基基体、第一碳源与第一溶剂的料液比为(1～10)g：(150～300)ml：(500～700)ml。
14、根据本专利技术的一实施方式，步骤s3中，硅基复合负极材料的制备包括以下步骤：将二级产物分散在纳米纤维素-导电聚合物混合溶液中，再加入第二溶剂和盐酸水溶液，搅拌后静置，然后洗涤沉淀物，得到硅基复合负极材料；其中，活性硅基基体、纳米纤维素-导电聚合物混合溶液、第二溶剂与盐酸水溶液的料液比为(1～10)g：(200～400)ml：(150～300)ml：(500～1000)ml；其中，纳米纤维素与导电聚合物的质量比为(1～2)：(1～2)。
15、与现有技术相比，本专利技术的一种硅基复合负极材料及其制备方法具有以下优点：
16、本专利技术的硅基复合负极材料，其硅基基体表面被包覆层包裹，且包覆层由纳米纤维素、导电聚合物、石墨烯复合而成，利用包覆层中复合物质的机械稳定性机导电性来提高硅基基体的抗压能力，从而改善负极材料在冷压时颗粒破碎问题，同时还改善硅基基体因体积膨胀而脱落、粉化的现象，进而提升锂离子电池的循环性能。
17、本专利技术的硅基复合负极材料的制备方法，先将硅基基体活化，再通过化学镀镍法在硅基基体的表面进行石墨烯的生长，再将镍模板刻蚀掉，最后通过纳米纤维素-导电聚合物原位沉积，使硅基基体被纳米纤维素-导电聚合物-石墨烯复合物质包覆，得到结构稳定的硅基复合负极材料，利用纳米纤维素-导电聚合物的机械稳定性和导电性改善硅基基体的抗压性能。
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1.一种硅基复合负极材料，其特征在于，包括硅基基体和包覆层，所述包覆层包覆于所述硅基基体的表面；其中，所述包覆层为纳米纤维素-导电聚合物-石墨烯复合物层。
2.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述硅基复合负极材料的粒径D1与所述硅基基体的粒径D2的关系为：1.05≤D1/D2≤1.5。
3.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述硅基基体为硅、硅碳、硅氧与硅复合物质中的一种或多种，所述硅基基体的粒径1～5um。
4.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述纳米纤维素为微纤化纤维素、纳米晶体纤维素与细菌纳米纤维素中的一种或多种，所述导电聚合物为聚吡咯与聚苯胺中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述纳米纤维素与所述导电聚合物的质量比为(1～2)：(1～2)。
6.一种如权利要求1至5任一所述的硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述一
8.根据权利要求6所述的硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述活性硅基基体的制备包括以下步骤：将硅基基体、氨丙基三乙氧基硅烷及蒸馏水加入到异丙醇中进行搅拌，通过离心方法收集离心产物，然后将离心产物洗涤后浸入氯化钯水溶液中，搅拌均匀后洗涤，得到活性硅基基体；其中，硅基基体、氨丙基三乙氧基硅烷、蒸馏水与氯化钯水溶液的料液比为(1～10)g：(1～10)mL：(0.1～10)mL：(30～300)mL，所述氯化钯水溶液的浓度为0.5～1.5g/L。
9.根据权利要求6所述的硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述二级产物的制备包括以下步骤：将一级产物加入至第一碳源与第一溶剂的混合溶液中进行搅拌，通过离心方法收集碳化产物，然后将碳化产物洗涤后干燥，再将干燥后的碳化产物进行加热，降温后，得到二级产物；其中，活性硅基基体、第一碳源与第一溶剂的料液比为(1～10)g：(150～300)mL：(500～700)mL。
10.根据权利要求6所述的硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述硅基复合负极材料的制备包括以下步骤：将二级产物分散在纳米纤维素-导电聚合物混合溶液中，再加入第二溶剂和盐酸水溶液，搅拌后静置，然后洗涤沉淀物，得到硅基复合负极材料；其中，活性硅基基体、纳米纤维素-导电聚合物混合溶液、第二溶剂与盐酸水溶液的料液比为(1～10)g：(200～400)mL：(150～300)mL：(500～1000)mL；其中，所述纳米纤维素与所述导电聚合物的质量比为(1～2)：(1～2)。
...【技术特征摘要】
1.一种硅基复合负极材料，其特征在于，包括硅基基体和包覆层，所述包覆层包覆于所述硅基基体的表面；其中，所述包覆层为纳米纤维素-导电聚合物-石墨烯复合物层。
2.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述硅基复合负极材料的粒径d1与所述硅基基体的粒径d2的关系为：1.05≤d1/d2≤1.5。
3.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述硅基基体为硅、硅碳、硅氧与硅复合物质中的一种或多种，所述硅基基体的粒径1～5um。
4.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述纳米纤维素为微纤化纤维素、纳米晶体纤维素与细菌纳米纤维素中的一种或多种，所述导电聚合物为聚吡咯与聚苯胺中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述纳米纤维素与所述导电聚合物的质量比为(1～2)：(1～2)。
6.一种如权利要求1至5任一所述的硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的硅基复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述一级产物的制备包括以下步骤：将二甲胺硼烷、氢氧化铵及活性硅基基体加入到镀镍溶液中进行搅拌，得到反应物，然后将反应物用乙醇洗涤，得到一级产物；其中，二甲胺硼烷、氢氧化铵、活性硅基基体与镀镍溶液的料液比为(2～10)g：(2～10)ml：(1～10)g：(360～500)ml。
8.根据权利要求6所述的硅基复合负极材料的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：管梦昕，李富海，高云雷，于子龙，郑炎坤，李永芳，
申请(专利权)人：惠州锂威新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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