一种在碳颗粒表面沉积纳米硅的方法、材料和应用技术

本发明专利技术公开了一种在碳颗粒表面沉积纳米硅的方法、材料和应用，属于锂离子电池负极材料技术领域。利用热等离子体将微米级的原料硅粉气化，硅蒸气在冷凝过程与分散的碳基体材料相遇，均匀沉积在碳基体，形成均匀分散纳米硅的碳基复合材料，作为锂离子电池负极材料，分散在碳基体的纳米硅能够有效减小充放电过程的体积膨胀，基体碳能够提供良好的导电性。高频热等离子具有无电极加热、高温、速冷的特性，沉积的纳米硅与基体碳具有良好的结合力，有利于提升界面导电性。本发明专利技术工艺简单，成本低，可实现大规模连续化生产。本发明专利技术制备的纳米硅沉积碳基体材料作为锂离子电池负极材料，界面导电性良好，电极结构稳定，首效高，容量衰减低，循环性能好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池负极材料，涉及一种在碳颗粒表面沉积纳米硅的方法、材料和应用。

技术介绍

1、锂离子电池具有高电压、高比能量、低重量、低体积和寿命长等优点，是最为优异的电池系统之一。但传统锂离子电池石墨负极材料比容量已经接近其理论值（-372 m ah/g），难以满足市场发展的需求。因此开发一种能量密度高、功率密度高和安全性高且成本低的新型负极材料已成为迫切需要。

2、与石墨材料相比，硅材料作为锂离子电池负极具有极高的理论比容量（4200 mah/g），是石墨的10倍以上，被认为是最有潜力取代石墨的负极材料。但硅负极在储锂之后，形成合金相，体积会膨胀400 %以上（以li22si5记）。巨大的体积变化会使材料粉化，电极脱落，sei膜反复生长等，直接影响电池容量及循环稳定性。而碳基材料由于极低的体积膨胀率和极佳的导电性，硅碳复合成为改善硅基材料的重要途径。对于硅碳（si/c）负极材料的发展，复合结构基本采用了两种形式，一种是表面构筑包覆层的包覆式结构，另一种是si颗粒嵌入或负载在基体材料中的负载式结构。包覆式结构常采用球磨法、湿法混合、煅烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种在碳颗粒表面沉积纳米硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下步骤：

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述原料硅粉粒径为1-50 μm，优选1-5 μm。

4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述碳颗粒选自多孔碳、活性炭、石墨中的一种或多种，碳颗粒的粒径为1~100 μm，优选5~10 μm；原料硅粉与碳颗粒的质量比为1∶2~1∶100。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S1中原料硅粉通过等离子体弧中心引入等离子体弧，进入...

【技术特征摘要】

1.一种在碳颗粒表面沉积纳米硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1具体包括以下步骤：

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中所述原料硅粉粒径为1-50 μm，优选1-5 μm。

4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中所述碳颗粒选自多孔碳、活性炭、石墨中的一种或多种，碳颗粒的粒径为1~100 μm，优选5~10 μm；原料硅粉与碳颗粒的质量比为1∶2~1∶100。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s1中原料硅粉通过等离子体弧中心引入等离子体弧，进入等离子体弧的硅粉量按照等离子体功率每千瓦为0.1~1g/min。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在等离子体弧尾焰下端引入淬火气调控反应温度场，淬火气为氩气，流量为0-10m3...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁方利，金化成，董元江，丁飞，李保强，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：