【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池负极材料领域，特别涉及一种在熔融盐体系中硅碳负极材料的制备方法及其作为锂离子电池电极材料的应用。
技术介绍
0、技术背景
1、电动汽车的快速发展和储能电站的巨大需求需要锂离子电池具有更高的能量密度和循环稳定性。硅基负极材料的比容量高达(3600mah/g)被认为是商业化前景最好的下一代锂离子负极材料之一。但是硅基负极材料在充放电过程中存在体积膨胀问题，导致sei膜的破裂和材料的粉化。sei膜的破裂会导致电解液与暴露出来的硅接触反应从而不断生成新的sei膜，这会导致锂的不可逆消耗。材料的粉化会使材料与集流体失去接触，从而使电池容量快速衰退。此外材料的膨胀也会产生很大的应力，引起电池器件的安全问题。
2、目前硅碳负极的制备方法包括高能球磨法、喷雾干燥法、气相沉积法和液相包覆法等。高能球磨法是将硅颗粒或氧化亚硅颗粒和碳前驱体混合球磨细化颗粒并均匀分散，最后再通过炭化得到硅碳负极。碳嵌在硅颗粒之间可以缓冲硅的体积膨胀，但是高能球磨法并不能很好的阻止硅和电解液的反应，所以其长循环稳定性仍有待改善。[lee d j,leeh,ryou m h,et al.electrospun three-dimensional mesoporous silicon nanofibersas an anode material for high-performance lithium secondary batteries[j].acsapplied material s&interfaces,201
3、目前硅和siox(x<2)的制备方法有碳热还原、铝(镁)热还原以及在熔融盐中还原等。碳热还原是在高温下以焦炭等为还原剂将二氧化硅中的氧除去得到硅单质或siox(x<2)。[chen z,zhang h,ma w,et al.high efficient and clean utilization of coalfor the carbothermic reduction of silica[j].sustainable energy technologiesand assessments,2022,53:102602.]铝或镁热还原是以铝粉或者镁粉为还原剂在高于还原剂的熔点温度上将二氧化硅的硅置换出来。[zhou z w,liu y t,xie x m,etal.aluminothermic reduction enabled synthesis of silicon hollow microspheresfrom commercialized silica nanoparticles for superior lithium storage[j].chemical communications,2016,52(54):8401-8404.]熔融盐法还原制备硅是在熔融盐体系中以镁粉或铝粉为还原剂在熔融盐介质的帮助下实现硅的还原。[lin n,han y,zhouj,et al.a low temperature molten salt process for aluminothermic reduction ofsilicon oxides to crystalline si for li-ion batteries[j].energy&environmentalscience,2015,8(11):3187-3191.]而能够在熔融盐中还原硅的同时实现碳的包覆的制备方法只能使用价格昂贵的有机硅作为原料。[范小明，汪子涵，杨用三等.一种二维硅氧化物/碳复合锂离子电池负极材料及其制备方法:202011175571.0[p]2021-01-15.]
4、本专利专利技术的这种制备硅碳负极的方法特点在于利用了沥青等稠环芳烃能够在一些熔融盐中实现均匀的分散效果，和二氧化硅能够在熔融盐中辅助还原成siox(x<2)的事实，将两种方法合二为一，在一步反应中实现了硅的还原和碳对硅的包覆。整个过程操作简单，只需将原料沥青、无机盐、还原剂、硅源按一定比例混合后通过一定的加热程序就可生成硅碳前驱体。只需将得到的产物用去离子水洗涤和酸洗后就可将固化盐和硅碳前驱体分离开。最后将硅碳前驱体经过一定温度的炭化后就可得到硅碳负极材料。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述问题，本专利技术的目的是提供一种硅碳负极材料的制备方法，按下列方法制得：
2、步骤一：将适量的碳源、复合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硅碳负极材料的制备方法，其特征在于按下列方法制得：
2.如权利要求1所述制备硅碳负极材料的方法，其特征在于：所述碳源选自煤系沥青、石油系沥青、萘基沥青、萘、蒽、菲等稠环芳烃原料。
3.如权利要求1所述制备硅碳负极材料的方法，其特征在于：所述的复合无机盐选自氯化铝、氯化锂、氯化钠、氯化钾、氯化镁中的一种或几种。
4.如权利要求1所述制备硅碳负极材料的方法，其特征在于：所述的还原剂选自铝、镁、钠、锂中的一种或几种。
5.如权利要求1所述制备硅碳负极材料的方法，其特征在于：所述的硅源选自二氧化硅、硅藻土、硅胶等含有二氧化硅的原料中的一种或几种。
6.如权利要求1所述制备硅碳负极材料的方法，其特征在于：所述步骤一)中硅源与还原剂的质量比为1：(0.5～3)；硅源与碳源的质量比为1：(0.1～10)；硅源与无机盐的质量比为1：(5～20)。
7.如权利要求1所述制备硅碳负极材料的方法，其特征在于：所述步骤二)中反应温度为200℃～800℃；保温时间为2～36h。
8.如权利要求1所述制备硅碳负极材料
9.如权利要求1所述制备硅碳负极材料的方法，其特征在于：所述步骤四)中的炭化温度为800～1300℃；炭化时间为0.5～4h。
10.一种由权利要求1至9所述方法制得硅碳负极材料制备的锂离子电池负极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种硅碳负极材料的制备方法，其特征在于按下列方法制得：
2.如权利要求1所述制备硅碳负极材料的方法，其特征在于：所述碳源选自煤系沥青、石油系沥青、萘基沥青、萘、蒽、菲等稠环芳烃原料。
3.如权利要求1所述制备硅碳负极材料的方法，其特征在于：所述的复合无机盐选自氯化铝、氯化锂、氯化钠、氯化钾、氯化镁中的一种或几种。
4.如权利要求1所述制备硅碳负极材料的方法，其特征在于：所述的还原剂选自铝、镁、钠、锂中的一种或几种。
5.如权利要求1所述制备硅碳负极材料的方法，其特征在于：所述的硅源选自二氧化硅、硅藻土、硅胶等含有二氧化硅的原料中的一种或几种。
6.如权利要求1所述制备硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋怀河，张晓峰，张志伟，刘涛，刘海燕，陈晓红，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。