【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电极材料，尤其涉及一种负极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，高性能高容量锂离子电池的研发任务迫在眉睫。和传统的石墨负极材料相比，硅基负极材料有极高的理论比容量，占有很大的市场优势。但是硅基负极材料本身具有体积膨胀效应，导电性差等一系列缺点，限制了其实际应用。同时，硅基材料本身较差的本征电导率限制了锂离子扩散速度，影响了电池的充放电速率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种负极材料及其制备方法和应用。所述制备方法制备得到的负极材料具有高电子电导和高倍率性能。
2、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：
3、本专利技术提供了一种负极材料的制备方法，包括以下步骤：
4、将硼掺杂硅颗粒和无水乙醇混合，进行球磨，得到表面带有羟基的b-si@siox纳米颗粒的乙醇悬浮液；
5、将所述表面带有羟基的b-si@siox纳米颗粒的乙醇悬浮液、无水乙醇、氧化石墨烯、柠檬酸水溶液和硼酸锂水溶液混合，依次进行干燥和煅烧，得到所述负极材料。
6、优选的，所述硼掺杂硅颗粒和无水乙醇的用量比为3g:（5~50）ml；
7、所述球磨的转速为100~300r/min，时间为4~10h。
8、优选的，所述硼掺杂硅颗粒的制备方法包括以下步骤：
9、将硼源、无水乙醇和纳米硅混合后，依次进行干燥和烧结，得到所述硼掺杂硅颗粒。
10、优选的，所述硼源、无水乙醇和纳
11、所述烧结在氩气气氛中进行，所述烧结的温度为800~1200℃，时间为1~10h。
12、优选的，所述表面带有羟基的b-si@siox纳米颗粒的乙醇悬浮液中的表面带有羟基的b-si@siox纳米颗粒、无水乙醇、氧化石墨烯、柠檬酸水溶液中的柠檬酸和硼酸锂水溶液中的硼酸锂的用量比为1g：30ml：0.01g：0.025g：（0.005~0.015）g。
13、优选的，所述煅烧在惰性气氛中进行；
14、所述煅烧的温度为800~1000℃，时间为1~8h。
15、优选的，升温至所述煅烧温度的升温速率为5℃/min。
16、本专利技术还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的负极材料，包括硼掺杂硅颗粒和包覆在所述硼掺杂硅颗粒表面的包覆层；
17、所述包覆层包括由内到外依次设置的硅氧包覆层和还原氧化石墨烯/lbo/c包覆层。
18、优选的，所述包覆层的厚度为8~10nm；
19、所述负极材料的粒径为5~10μm。
20、本专利技术还提供了上述技术方案所述负极材料在锂离子电池中的应用。
21、本专利技术提供了一种负极材料的制备方法，包括以下步骤：将硼掺杂硅颗粒和无水乙醇混合，进行球磨，得到表面带有羟基的b-si@siox纳米颗粒的乙醇悬浮液；将所述表面带有羟基的b-si@siox纳米颗粒的乙醇悬浮液、无水乙醇、氧化石墨烯、柠檬酸水溶液和硼酸锂水溶液混合，依次进行干燥和煅烧，得到所述负极材料。本专利技术采用球磨法在无水乙醇溶剂中对b-si粉末进行球磨处理，获得表面含羟基(-oh)官能团的硅的氧化物包覆硼参杂纳米硅(b-si@siox)乙醇悬浮液；最后加入电解法制备得到的具有大量含氧官能团的(-oh、-cooh)石墨烯水溶液、硼酸锂(lbo)及柠檬酸，经过高温热处理后制备得到石墨烯/硼酸锂/碳/硅的氧化物包覆硼参杂纳米硅(b-si@siox@rgo/lbo/c)复合负极材料。在b-si纳米颗粒中，硼原子替代部分硅原子，产生电子空穴，从而提高纳米硅颗粒的电子电导率。得到的b-si粉末的能间带隙及其电荷转移阻抗分别为0.879ev和46.6ω，均远低于纳米si粉末（1.111ev和129.6ω），因此，硼掺杂有利于硅负极倍率性能的提升，此外，b-si嵌锂后能够形成li-b及si-li合金，异质相复合有利于体积膨胀过程中应力的释放，从而提高硅负极结构的稳定性。石墨烯/硼酸锂/碳/硅的氧化物复合包覆层能够进一步提高硅负极的离子/电子导电能力及结构稳定性。因此，b-si@siox@rgo/lbo/c负极材料表现出较高的首次库伦效率及优异的循环稳定性，首次库伦效率(ice)高达84.26%，在0.5a·g-1的电流密度下循环320圈后其放电比容量为740.5ma·h·g-1。
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1.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硼掺杂硅颗粒和无水乙醇的用量比为3g:（5~50）mL；
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述硼掺杂硅颗粒的制备方法包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硼源、无水乙醇和纳米硅的用量比为（1~4）g：200mL：（8~16）g；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面带有羟基的B-Si@SiOx纳米颗粒的乙醇悬浮液中的表面带有羟基的B-Si@SiOx纳米颗粒、无水乙醇、氧化石墨烯、柠檬酸水溶液中的柠檬酸和硼酸锂水溶液中的硼酸锂的用量比为1g：30mL：0.01g：0.025g：（0.005~0.015）g。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧在惰性气氛中进行；
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，升温至所述煅烧温度的升温速率为5℃/min。
8.权利要求1~7任一项所述的制备方法制备得到的负极材料，其特征在于，包括
9.如权利要求8所述的负极材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为8~10nm；
10.权利要求8或9所述负极材料在锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硼掺杂硅颗粒和无水乙醇的用量比为3g:（5~50）ml；
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述硼掺杂硅颗粒的制备方法包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硼源、无水乙醇和纳米硅的用量比为（1~4）g：200ml：（8~16）g；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面带有羟基的b-si@siox纳米颗粒的乙醇悬浮液中的表面带有羟基的b-si@siox纳米颗粒、无水乙醇、氧化石墨烯、柠檬酸水溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑洪，张黔玲，黎烈武，黄少銮，余文伟，杨一钊，
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：
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