【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池负极材料，具体为一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池因具有相对轻的重量、高电容量(能量密度大)、高工作电压、可充电循环及高循环寿命等性质，被广泛地用作便携设备的驱动电源或电动汽车及电力储备用电源。
2、现有技术中，诸如锂电池的电化学电池，即便是正常地反复充/放电操作下，也会因材质变化，材料损失等因素，造成电容量衰退的问题；解决这一问题的办法主要有两种：方法之一就是将硅纳米化。因为随着颗粒的减小，在一定程度上能够降低硅的体积变化，减小电极内部应力。但纳米材料在循环过程中易团聚，不足以使电池的性能改善到实用化。第二，采用纳米硅碳复合材料，即将具有电化学活性的纳米硅或硅合金材料嵌入或负载到碳材料中，碳材料一方面可以改善活性硅材料的导电性，另一方面碳材料可以作为“缓冲骨架”来分散和缓冲硅材料在充放电过程中由于体积变化所造成的电极内部应力，使纳米硅碳复合材料具有好的循环稳定性。虽然第二种方案很好的解决了上述问题，但现有的纳米硅碳复合材料普遍存在首次放电比容量低、多次循环后的保留容量表现不佳的缺陷。
3、因此，我们需要一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料及其制备方法，用来解决现有锂电池负极材料电容量衰退的问题；可以缓解锂电池负极材料电容量衰退现象。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的现有锂电池负极材料电容量衰退的问题；可以缓解锂
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料，所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球35-40％、中间相碳微球18-22％、磺化聚苯胺7-8％、三聚氰胺6-8％、氢化锂3-5％、酞菁铜2-5％、聚乙烯吡咯烷酮1-2％，其余为活化液。
3、优选的，所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球35％、中间相碳微球18％、磺化聚苯胺7％、三聚氰胺6％、氢化锂3％、酞菁铜2％、聚乙烯吡咯烷酮1％，其余为活化液。
4、优选的，所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球36％、中间相碳微球19％、磺化聚苯胺7％、三聚氰胺7％、氢化锂4％、酞菁铜3％、聚乙烯吡咯烷酮1％，其余为活化液。
5、优选的，所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球38％、中间相碳微球20％、磺化聚苯胺8％、三聚氰胺8％、氢化锂4％、酞菁铜4％、聚乙烯吡咯烷酮2％，其余为活化液。
6、优选的，所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球40％、中间相碳微球22％、磺化聚苯胺8％、三聚氰胺8％、氢化锂5％、酞菁铜5％、聚乙烯吡咯烷酮2％，其余为活化液。
7、优选的，所述活化液采用浓硫酸和双氧水混合溶液的混合液。
8、一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
9、对中空硅球进行活化和包覆；
10、对包覆后的中空硅球碳化处理；
11、向碳化后的中空硅球中加入中间相碳微球、酞菁铜以及聚乙烯吡咯烷酮后，球磨混合12-15h后，干燥；
12、向干燥后的物料中加入三聚氰胺，超声波处理1-2h；
13、将超声波处理后的物料在氮气氛围、350-400℃下处理3-5h，粉碎，过300-400目筛；
14、过筛物料置于氩气气氛炉中，在230-260℃下保温处理1-2h，然后升温至650-680℃，保温处理0.5-1h，再升温至800-820℃，保温处理2-3h，随炉冷却，制得用于锂电池负极材料的硅碳复合材料。
15、优选的，对中空硅球进行活化包括以下步骤：
16、向浓硫酸和双氧水混合溶液中加入中空硅球，分散均匀后，将体系的温度升高至70-80℃，保温搅拌4-8h后，过滤出固体物料，经洗涤和真空干燥过程，制得活化中空硅球。
17、优选的，对活化后的中空硅球包覆处理包括以下步骤：
18、将活化中空硅球分散在去离子水中，加入磺化聚苯胺搅匀，升高温度至70-80℃，恒温搅拌6-8h后，过滤出固体物料，经洗涤和真空干燥过程，获得聚苯胺包覆中空硅球。
19、优选的，对包覆后的中空硅球碳化处理包括以下步骤：
20、将聚苯胺包覆中空硅球与氢化锂研磨混合均匀，放置于管式炉中，在氮气保护下进行碳化，待物料自然冷却，依次使用盐酸和去离子水进行洗涤，真空干燥。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
22、本专利技术提出的用于锂电池负极材料的硅碳复合材料及其制备方法，通过设计壳层为无定型氮、硫共掺杂多孔碳，核层为中空硅球的壳核型硅碳复合材料，经碳材料包覆后，硅材料的导电性可得到有效提高，而且在壳层无定型氮、硫共掺杂多孔碳的包覆下，硅材料在锂化/脱锂过程中的体积膨胀得以缓解，避免了硅材料的粉化现象，保证了电极结构的稳定性，使其具有更长的循环寿命；进一步解决了现有锂电池负极材料电容量衰退的问题；可以缓解锂电池负极材料电容量衰退现象。
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1.一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料，其特征在于：所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球35-40％、中间相碳微球18-22％、磺化聚苯胺7-8％、三聚氰胺6-8％、氢化锂3-5％、酞菁铜2-5％、聚乙烯吡咯烷酮1-2％，其余为活化液。
2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料，其特征在于：所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球35％、中间相碳微球18％、磺化聚苯胺7％、三聚氰胺6％、氢化锂3％、酞菁铜2％、聚乙烯吡咯烷酮1％，其余为活化液。
3.根据权利要求1所述的一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料，其特征在于：所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球36％、中间相碳微球19％、磺化聚苯胺7％、三聚氰胺7％、氢化锂4％、酞菁铜3％、聚乙烯吡咯烷酮1％，其余为活化液。
4.根据权利要求1所述的一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料，其特征在于：所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球38％、中间相碳微球20％、磺化聚苯胺8％、三聚氰胺8％、氢化锂4％、酞菁铜4％、聚乙烯吡咯烷酮2％，其余为活化液。p>
5.根据权利要求1所述的一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料，其特征在于：所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球40％、中间相碳微球22％、磺化聚苯胺8％、三聚氰胺8％、氢化锂5％、酞菁铜5％、聚乙烯吡咯烷酮2％，其余为活化液。
6.根据权利要求1所述的一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料，其特征在于：所述活化液采用浓硫酸和双氧水混合溶液的混合液。
7.一种根据权利要求1-6任意一项所述的用于锂电池负极材料的硅碳复合材料的用于锂电池负极材料的硅碳复合材料制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于：对中空硅球进行活化包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于：对活化后的中空硅球包覆处理包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于：对包覆后的中空硅球碳化处理包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料，其特征在于：所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球35-40％、中间相碳微球18-22％、磺化聚苯胺7-8％、三聚氰胺6-8％、氢化锂3-5％、酞菁铜2-5％、聚乙烯吡咯烷酮1-2％，其余为活化液。
2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料，其特征在于：所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球35％、中间相碳微球18％、磺化聚苯胺7％、三聚氰胺6％、氢化锂3％、酞菁铜2％、聚乙烯吡咯烷酮1％，其余为活化液。
3.根据权利要求1所述的一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料，其特征在于：所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球36％、中间相碳微球19％、磺化聚苯胺7％、三聚氰胺7％、氢化锂4％、酞菁铜3％、聚乙烯吡咯烷酮1％，其余为活化液。
4.根据权利要求1所述的一种用于锂电池负极材料的硅碳复合材料，其特征在于：所述硅碳复合材料包括以下重量比组分：中空硅球38％、中间相碳微球20％、磺化聚苯胺8％、三聚氰胺8％、氢化锂4％、酞菁铜4％、聚乙烯吡咯烷酮2％...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，王栋，吴倩，辛春玲，郭焕美，
申请(专利权)人：潍坊学院，
类型：发明
国别省市：
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