一种基于金属有机框架的复合材料及其制备方法与应用技术

技术编号：40028661 阅读：11 留言：0更新日期：2024-01-16 17:53

本发明专利技术属于锂电池材料技术领域，其公开了一种基于金属有机框架的复合材料及其制备方法与应用，该方法包含以下步骤：(1)将有机碳源、硅源加入去离子水搅拌，得到有机碳源与硅纳米颗粒的均匀混合物；(2)将均匀混合物干燥，得到有机碳源包覆的硅纳米颗粒；(3)将有机碳源包覆的硅纳米颗粒煅烧，得到碳层包覆的硅纳米颗粒；(4)将所述碳层包覆的硅纳米颗粒、金属源和咪唑类有机配体分散于溶剂中均匀混合、搅拌和洗涤，得到硅@碳@金属有机框架；(5)将上述硅@碳@金属有机框架在还原性气氛中煅烧，得到基于金属有机框架的硅@碳@碳纳米管复合材料，该复合材料具有高库伦效率、高比容量和高循环稳定性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂电池材料，更具体地，涉及一种基于金属有机框架的复合材料及其制备方法与应用。

技术介绍

1、锂离子电池(libs)以其不可替代的高电压、高能量密度、高稳定性以及环境友好性等优势迅速占领了便携式电子设备，为环境污染和能源问题提供了新的解决思路。近年来，我国大力支持鼓励发展电动汽车，锂离子电池作为电动汽车的动力核心部件迎来了蓬勃发展。但是，锂离子电池发展受其能量密度的制约也遇到了瓶颈，为了实现电动汽车具有更高的续航能力和更佳的安全性能，锂离子电池电极材料的研发成为关键。目前，石墨负极材料已很难满足锂离子电池实现更高能量密度和安全性能的要求，因此，研究具备低成本、高比容量和高安全性的下一代新型负极材料具有十分重要的科研价值。

2、硅(si)作为一种合金型负极材料，其比容量为3579ma h g-1，明显高于商用石墨(372ma h g-1)。此外，硅负极材料具有较低的电压平台(0.4v vs li/li+)、储量丰富和安全性能好等优势，适合于满足电动汽车应用中对下一代高能量密度、低成本和高安全性锂离子电池的需求。然而，纯硅负极材料在脱/嵌锂过程中产生巨大的体积膨胀，产生硅颗粒粉末化、固体电解质界面膜不稳定和电接触损失等问题。此外，硅作为一种典型的半导体材料，具有较低的电子电导率(10-5～10-3s/cm)和锂离子扩散系数(10-14～10-13cm2/s)。

3、因此，如何更为简便、合理地设计和制备高容量、高稳定性、高安全性和低价格和的硅基负极材料成为本领域中亟待解决的技术问题之一。