温和镁热还原制备碳基质封装的海绵状多孔SiOx复合材料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种温和镁热还原制备碳基质封装的海绵状多孔SiO<subgt;x</subgt;复合材料及其制备和应用。以稻壳为SiO<subgt;2</subgt;前驱体，合金化制备了生物质衍生的Mg<subgt;2</subgt;Si还原剂，然后使用Mg<subgt;2</subgt;Si还原SiO<subgt;2</subgt;，再通过盐酸除去MgO，形成海绵状多孔SiO<subgt;x</subgt;，采用天然高分子有机物高温蒸发将多孔SiO<subgt;x</subgt;颗粒封装碳基质中，最后在保护气中煅烧得到稻壳衍生海绵状多孔SiO<subgt;x</subgt;/C复合材料。本发明专利技术操作便易，反应条件可控，所得的海绵状多孔结构特殊，比表面积较大，不仅有利于电解液与活性物质的充分接触，而且还有效适应了材料在充放电过程中的体积膨胀。海绵状多孔SiO<subgt;x</subgt;/C复合材料用作锂离子电池负极材料时，极大改善了其电化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池负极材料，具体涉及一种温和镁热还原制备碳基质封装的海绵状多孔siox复合材料及其制备和应用。

技术介绍

1、随着化石原料的枯竭和全球变暖的加剧，锂离子电池由于其使用寿命长，能量密度高，可应用于便携式电子产品，电动汽车和智能电网等多个方面，受到了人们广泛关注。然而，常用的石墨阳极较低的理论容量(372mah g-1)，大大限制了锂离子电池在实际生活中的应用。硅由于其最高的理论容量(4200mah g-1)，较低的工作电势(<0.4v vs li/li+)和丰富的广度被认为是最有前景的锂离子电池负极材料。不幸的是，si在锂化过程中巨大的体积膨胀(≈300％)，从而连续生成不稳定sei膜，此外，硅低的电导性(4.3x10-4 s m-1)和小的锂离子扩散数(10-14-10-10cm2 s-1)导致容量快速衰减阻碍了其实际应用。

2、多孔siox结构被认为是提高硅基材料电化学性能的有效方法，因为其内部相当大的空隙和丰富的孔隙分布可以缓解硅在锂化过程中巨大的体积膨胀，并提供更多的li+活性位点。由于传统以镁粉作为还原剂的镁本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种碳基质封装的海绵状多孔SiOx复合材料，其特征在于：是碳基质材料中封装有海绵状多孔SiOx颗粒。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述的海绵状多孔SiOx颗粒为生物质来源的海绵状多孔SiOx，0<x<2，粒径2-5μm。

3.温和镁热还原制备海绵状多孔SiOx的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中稻壳粒径范围30-50μm；热处理温度为800～1000℃，热处理时间为1～3h；盐酸浓度为1～3mol/L。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于...

【技术特征摘要】

1.一种碳基质封装的海绵状多孔siox复合材料，其特征在于：是碳基质材料中封装有海绵状多孔siox颗粒。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述的海绵状多孔siox颗粒为生物质来源的海绵状多孔siox，0<x<2，粒径2-5μm。

3.温和镁热还原制备海绵状多孔siox的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中稻壳粒径范围30-50μm；热处理温度为800～1000℃，热处理时间为1～3h；盐酸浓度为1～3mol/l。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中的纯sio2与mg质量比为0.5～1:1；热处理温度为600～800℃，热处理时间为8～12h；步骤2)mg2...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥忠，西子阳，李实，陈曦，张敬，万忠民，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：