【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池负极材料，具体为一种含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法。
技术介绍
1、商业化锂离子电池负极材料主要为石墨类负极材料，其理论比容量仅为372mah/g，在提升能量密度方面能力有限，严重限制了锂离子电池的进一步发展。硅作为锂离子电池负极材料，具有突出优势：理论比容量高达到4200mah/g，是商品石墨的10倍多；电位平台比石墨略高的，安全性好；低温性能优良；储量丰富。
2、人造石墨和天然石墨的结构均为层状结构，使其在充放电过程中膨胀方向为垂直于层状结构方向，而硅基材料中硅氧、硅碳的膨胀方向为三维方向，因此在硅基材料中硅氧、硅碳的嵌锂过程中会造成硅基材料在竖直和平行于集流体的方向都会膨胀，而硅纳米线的膨胀只能是圆柱方向，膨胀率很小。
3、目前，关于硅纳米线的包覆，通常将有一定长径比的硅纳米线与碳源混合后烧结形成包覆层，如专利cn106941153b提出一种棉絮状单质硅纳米线团/碳复合负极材料及制备方法和用途，通过制备聚合物溶液，将聚合物溶液与棉絮状单质硅纳米线团均匀混合，再经过滤烘干、碳化、粉碎、过筛得到棉絮状单质硅纳米线团/碳复合负极材料；但混合过程中，聚合物溶液无法均匀渗透棉絮状硅纳米线团内部，粉碎过程中容易造成碳层与硅线脱落。专利cn116154146a公开一种三维硅碳复合材料及其制备方法，通过利用硅烷偶联剂将零维的纳米硅、一维硅纳米线、两维的石墨烯连接起来并产生协同效应，将纳米硅、硅纳米线、石墨烯、无定形碳混合形成三维结构的硅基-碳基结构材料；但这种简单的复合，硅的包覆效果差，
4、上述将硅纳米线与碳源混合后烧结形成包覆层的包覆方式存在包覆不均匀、包覆率不高等问题，为了解决上述问题，也有采用气相包覆技术实现硅纳米线的包覆，但气相包覆的设备要求较高，成本偏高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，解决了现有硅纳米线材料在包覆过程中包覆效果差，硅纳米线嵌锂后膨胀，影响硅纳米线电化学性能的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，包括：
4、s1：制备拉伸的pdms基底；
5、s2：将硅纳米线粉体、pdms预聚物与固化剂混合，涂覆在拉伸的pdms基底上，干燥后卸载pdms基底的拉伸力，烧结后得预包覆料；
6、s3：将预包覆料粉碎过筛后与鳞片石墨、壳聚糖在水中混合成混合液，将混合液干燥后烧结即得硅碳负极材料。
7、进一步地，步骤s1中pdms基底横向和纵向均拉伸20-60％。
8、进一步地，步骤s2中硅纳米线粉体、pdms预聚物与固化剂的质量比为0.8-1.2:8-12:0.8-1.2；混合液烧结的温度为550-650℃，时间为1-3h。
9、进一步地，步骤s3中过筛后的预包覆料、鳞片石墨、壳聚糖按质量比1:1-5:0.5-1在水中混合；混合液中固含量为10-20％。
10、进一步地，步骤s3中混合液进行喷雾干燥；以1-5℃/min的速率升温至700-900℃进行烧结，保温时间为5-7h。
11、进一步地，步骤s1中制备拉伸的pdms基底的方法为：将pdms预聚物与固化剂按质量比8-12:0.8-1.2混合，静置0.4-0.6h后涂覆在玻璃板上，形成厚度为2-5mm的基底，在真空烘箱中75-90℃干燥3-6h后，取下玻璃板上固化的pdms基底，横向和纵向均拉伸20-60％后固定，得拉伸的pdms基底。
12、进一步地，步骤s2中先将硅纳米线粉体与pdms预聚物混合超声分散后，再加入固化剂混合，静置0.4-0.6h后涂覆在拉伸的pdms基底上，涂覆后在真空烘箱中75-90℃干燥3-6h后卸载拉伸力，取下含硅纳米线的pdms，于真空烘箱中升温550-650℃热处理1-3h。
13、进一步地，步骤s2中硅纳米线粉体的长度小于20μm；步骤s3中，过筛后得直径小于20μm的预包覆料粉。
14、一种用上述制备方法制备的硅碳负极材料，所述硅碳负极材料为层层结构，粒径小于20μm。
15、进一步地，将所述硅碳负极材料制备成电池，0.5c下循环200圈后容量保持率为82.75-90.32％。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、(1)本专利技术将硅纳米线弯曲处理，并与鳞片石墨、壳聚糖混合，高温烧结后制备得到硅碳负极材料。弯曲的硅纳米线比直线的硅纳米线在嵌锂时能更好的缓解膨胀，进而提升电池的循环性能；鳞片石墨为层状结构，充放电过程中膨胀方向为垂直于层状结构方向，能为硅纳米线的膨胀提供空间；壳聚糖为含“n”元素，通过掺n提升硅的导电性，并与鳞片石墨形成二次包覆结构，有效防止硅纳米线与电解液直接接触反复形成sei，提升电池的首效和循环性能。
18、(2)本专利技术制备方法简单，成本低。
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1.一种含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中PDMS基底横向和纵向均拉伸20-60％。
3.根据权利要求2所述的含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中硅纳米线粉体、PDMS预聚物与固化剂的质量比为0.8-1.2:8-12:0.8-1.2；混合液烧结的温度为550-650℃，时间为1-3h。
4.根据权利要求2或3所述的含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中过筛后的预包覆料、鳞片石墨、壳聚糖按质量比1:1-5:0.5-1在水中混合；混合液中固含量为10-20％。
5.根据权利要求4所述的含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中混合液进行喷雾干燥；以1-5℃/min的速率升温至700-900℃进行烧结，保温时间为5-7h。
6.根据权利要求1～5任一项所述的含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中制备拉伸的PDMS基底的方法为：将PDMS预聚物与固化
7.根据权利要求6所述的含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中先将硅纳米线粉体与PDMS预聚物混合超声分散后，再加入固化剂混合，静置0.4-0.6h后涂覆在拉伸的PDMS基底上，涂覆后在真空烘箱中75-90℃干燥3-6h后卸载拉伸力，取下含硅纳米线的PDMS，于真空烘箱中升温550-650℃热处理1-3h。
8.根据权利要求7所述的含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中硅纳米线粉体的长度小于20μm；步骤S3中，过筛后得直径小于20μm的预包覆料粉。
9.一种用权利要求1～8任一项所述的制备方法制备的硅碳负极材料，其特征在于，所述硅碳负极材料为层层结构，粒径小于20μm。
10.根据权利要求9所述的硅碳负极材料，其特征在于，将所述硅碳负极材料制备成电池，0.5C下循环200圈后容量保持率为82.75-90.32％。
...【技术特征摘要】
1.一种含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中pdms基底横向和纵向均拉伸20-60％。
3.根据权利要求2所述的含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中硅纳米线粉体、pdms预聚物与固化剂的质量比为0.8-1.2:8-12:0.8-1.2；混合液烧结的温度为550-650℃，时间为1-3h。
4.根据权利要求2或3所述的含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中过筛后的预包覆料、鳞片石墨、壳聚糖按质量比1:1-5:0.5-1在水中混合；混合液中固含量为10-20％。
5.根据权利要求4所述的含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中混合液进行喷雾干燥；以1-5℃/min的速率升温至700-900℃进行烧结，保温时间为5-7h。
6.根据权利要求1～5任一项所述的含弯曲硅线的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中制备拉伸的pdms基底的方法为：将pdms预聚物与固化剂按质量比8-12:0.8-...
【专利技术属性】
技术研发人员：李钧，廖健淞，刘国钧，黄艳萍，刘中才，段文晓，包尘杰，周建明，胡鸿飞，
申请(专利权)人：拓米成都应用技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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