【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，涉及一种硅纳米线，尤其涉及一种硅纳米线及其制备方法和应用。
技术介绍
1、由于近年来各种便携式电子设备和电动汽车的快速发展和广泛应用，尤其是电动汽车对于高续航、长寿命的需求，对能量密度高、循环寿命长的锂离子电池的需求日益迫切。目前商业化的锂离子电池的负极材料主要为石墨，但由于理论容量低(372mah/g)，限制了锂离子电池能量密度的进一步提高。在众多新型锂离子电池负极材料中，硅负极材料具有其它负极材料无法匹敌的高容量优势(li22si5，理论储锂容量4200mah/g)，是目前商业化碳负极材料理论容量的11倍以上。但是，硅材料导电性差，同时其在嵌脱锂过程中存在严重的体积效应，体积变化率约为400％，会造成电极材料粉化以及电极材料与集流体分离。另外，由于充放电过程中的体积效应，暴露于电解液中的硅负极材料不断形成新鲜表面，因此持续消耗电解液以生成sei膜，降低了电极材料的循环性能。硅基材料的上述缺陷严重限制了其商业化的应用。
2、cn101684548a公开了一种无定形纳米硅线的制备方法及其在锂电池负极上的应用，所述方法将不锈钢箔置于真空炉中，真空炉抽真空至1torr以下，加热至500±20℃；待温度稳定后充入硅烷气体，硅烷流量控制在2～10sccm，真空炉内气压控制在5～20torr；待预设气压达到后开始计时，反应时间20～30分钟，时间到后停止加热，待真空炉内温度冷却；即得到无定形纳米硅线。本专利技术所得到的无定形硅纳米线作为锂电池负极具有容量高，寿命长，安全性能好等优点。在0.2c放电
3、cn107799751b公开了一种有序排列的硅填充碳纳米管材料及制备方法和用途，该专利技术提供了一种有序排列的硅填充碳纳米管材料为核壳结构材料，所述核壳结构材料是在碳纳米管材料中填充硅材料形成，所述碳纳米管材料由若干碳纳米管有序束状排列成碳纳米管阵列。且所述碳纳米管材料的两端由碳密封。具体组成为cx/(sioy)z/cnt，其特征在于x大于0.01小于等于0.1，y大于等于0小于等于2，z大于0小于或等于1。本专利技术的有序排列的硅填充碳纳米管材料具有高导电性，便于制备柔性电极。该材料应用于锂电池负极时,将硅材料包覆在碳纳米管内部，将硅材料与外部电解液隔离，避免了材料与电解液不断发生反应造成的电解液消耗。该方法最大初始容量1670ah/g,300圈循环容量保持率83.5％。
4、cn102208632a公开了一种锂离子电池用硅纳米线-富勒烯综合体负极材料及其制备方法。富勒烯柔性导电颗粒和硅纳米线共同组成二元综合体复合体；硅纳米线作为储锂的主体，富勒烯柔性导电颗粒负载在硅纳米线表面，形成一个由硅纳米线阵列和富勒烯构成的拓扑网状结构。本专利技术具有如下的有益效果，锂离子电池用硅纳米线-富勒烯综合体负极材料的拓扑网状结构特征，在这种综合体结构中，柔性导电富勒烯负载颗粒具有双重功能：一方面由于富勒烯之间的大量空隙与富勒烯的优异弹性性能可以缓冲硅在嵌锂过程中的体积膨胀，从而阻碍相邻硅纳米线的融合；另一方面富勒烯可充当硅纳米线的连接体，实现锂离子的多通道迁移，因而具有与传统硅负极材料相比更优异的循环稳定性和充放电性能。
5、但是，cn101684548a采用高真空、硅烷裂解、硅线生长于不锈钢衬底上，生长条件苛刻，升温降温周期长，大规模量产难度大。cn107799751b采用阳极氧化铝模板、且在环己烷有机溶剂中合成，环境污染、效率低、工序复杂。cn102208632a采用浓硫酸、氢氟酸、以及双氧水等试剂在三氯化碳和丙酮溶液中刻蚀硅片，成本高、工序复杂、大规模应用困难。
6、因此如何环境友好大规模生产一种循环性能好的硅纳米线电极，是本领域重要的研究方向。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种硅纳米线电极及其制备方法和应用。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术的目的之一在于提供一种硅纳米线电极，其特征在于，所述硅纳米线电极的原料包括硅纳米线、导电剂、粘合剂和增稠剂，所述导电剂包括苯胺和第二导电剂。
4、本专利技术制备硅纳米线电极采用苯胺作为原料，在制备过程中苯胺可以在硅纳米线表面聚合，更好地包覆硅线，同时与其他导电剂形成优良的三维导电互通网络。使得硅纳米线在嵌锂和脱锂过程中，硅线体积膨胀不粉碎且脱锂效果好，有利于硅线容量最大发挥且达到循序性能优异的有益效果。
5、作为本专利技术优选的技术方案，所述导电剂包括科琴黑、乙炔黑、石墨烯、super-p导电碳或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：科琴黑和乙炔黑的组合、乙炔黑和石墨烯的组合、石墨烯和super-p导电碳的组合或super-p导电碳和碳纳米管的组合，优选为super-p导电碳和碳纳米管。
6、优选地，所述super-p导电碳和碳纳米管的质量比为(3～15)：(0.1～5)，其中所述质量比可以是3:0.1、3:0.5、3:1、3:1.5、3:2、3:2.5、3:3、3:3.5、3:4、3:4.5、3:5、6:0.1、6:0.5、6:1、6:1.5、6:2、6:2.5、6:3、6:3.5、6:4、6:4.5、6:5、9:0.1、9:0.5、9:1、9:1.5、9:2、9:2.5、9:3、9:3.5、9:4、9:4.5、9:5、12:0.1、12:0.5、12:1、12:1.5、12:2、12:2.5、12:3、12:3.5、12:4、12:4.5、12:5、15:0.1、15:0.5、15:1、15:1.5、15:2、15:2.5、15:3、15:3.5、15:4、15:4.5或15:5等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
7、优选地，所述粘合剂包括胶水。
8、优选地，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠和/或聚乙烯吡咯烷酮。
9、作为本专利技术优选的技术方案，
10、所述硅纳米线与苯胺的质量比为(50～90)：(10～30)，其中所述质量比可以是50:10、50:15、50:20、50:25、50:30、70:10、70:15、70:20、70:25、70:30、90:10、90:15、90:20、90:25或90:30等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
11、所述硅纳米线与增稠剂的质量比为(50～90)：(3～10)，其中所述质量比可以是50:3、50:5、50:7、50:9、50:10、55:3、55:5、55:7、55:10、60:3、60:5、60:7、60:10、65:3、65:5、65:7、65:10、70:3、70:5、70:7、70:10、75:3、75:5、75:7、75:10、80:3、80:5、80:7、80:10、85:3、85:5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硅纳米线电极，其特征在于，所述硅纳米线电极的原料包括硅纳米线、导电剂、粘合剂和增稠剂，所述导电剂包括苯胺和第二导电剂。
2.根据权利要求1所述的硅纳米线电极，其特征在于，所述第二导电剂包括科琴黑、乙炔黑、石墨烯、super-P导电碳或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合，优选为super-P导电碳和碳纳米管；
3.根据权利要求2所述的硅纳米线电极，其特征在于，所述硅纳米线与苯胺的质量比为(50～90)：(10～30)；
4.一种如权利要求1-3任一项所述的硅纳米线电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述硅纳米线研磨均匀后进行润湿；
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述集流体包括铜箔；
7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为100～150℃；
8.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求1-3任一项所述的硅纳米线电极，所述锂离子电池还包括电解液和负极片。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述有机溶剂包括乙基碳酸酯和二甲基碳酸酯；
...【技术特征摘要】
1.一种硅纳米线电极，其特征在于，所述硅纳米线电极的原料包括硅纳米线、导电剂、粘合剂和增稠剂，所述导电剂包括苯胺和第二导电剂。
2.根据权利要求1所述的硅纳米线电极，其特征在于，所述第二导电剂包括科琴黑、乙炔黑、石墨烯、super-p导电碳或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合，优选为super-p导电碳和碳纳米管；
3.根据权利要求2所述的硅纳米线电极，其特征在于，所述硅纳米线与苯胺的质量比为(50～90)：(10～30)；
4.一种如权利要求1-3任一项所述的硅纳米线电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨宁宁，廖健淞，黄艳萍，杨淋，李钧，刘中才，郑春红，范磊，
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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