一种氮掺杂竹炭封装微米级硅负极材料的制备方法及应用技术

技术编号:41311095 阅读:38 留言:0更新日期:2024-05-13 14:54
本发明专利技术为一种氮掺杂竹炭封装微米级硅负极材料的制备方法及应用。该方法以绿色环保的竹炭作为包裹微米硅的碳源,并与氮掺杂的碳纳米管协同构建了具有高韧性的多级缓冲结构,对内能够稳定循环过程中破碎的微米硅颗粒,保护破裂的硅与电解液接触;外层的氮掺杂碳纳米管极大的提升了微米硅负极材料的电子扩散速率,从而在脱嵌锂的过程中实现长循环性能。本发明专利技术的制备方法制备的硅含量为20%的电极在0.2Ag<supgt;‑1</supgt;下的首次库伦效率不低于87.7%;经过500次循环后,容量保持率不低于85.7%。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池,具体涉及到一种硅碳负极材料及其制备方法和应用。


技术介绍

1、锂离子电池已经广泛应用于电动汽车及先进电子设备等领域,负极材料作为锂离子电池的重要组成部分,直接影响着电池的性能和寿命。硅由于在常温下具有3579mah g-1的理论比容量,是目前商业化石墨的十倍而受到广泛关注。然而,硅基负极材料在嵌锂的过程中伴随着巨大的体积膨胀可能导致电极表面破裂;另一方面,其表面固体电解质膜结构不稳定而连续生长使得硅负极电化学性能快速衰减,循环寿命低。近年来,研究者们在硅的纳米化技术方面已经取得了显著的成果,但纳米硅作为活性物质来构筑的电极材料和碳结构的纳米设计一方面使原材料成本过高;另一方面是纳米化设计降低了材料的振实密度和电极密度,从而制约了硅负极体积性能的提升。如专利cn 117199329 a将四氧化铼嵌入碳纳米管包覆纳米硅构建多层复合结构,改善硅的导电性的同时抑制了硅的体积膨胀。同样的,专利cn 117174885a、cn 114976026 a等同样通过构建炭包覆纳米硅结构抑制硅的体积膨胀。虽然这些策略取得了一定的成效,但是这些硅碳负极本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氮掺杂竹炭封装微米级硅负极材料的制备方法,其特征为该方法包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的氮掺杂竹炭封装微米级硅负极材料的制备方法,其特征为所述的步骤(2)中的搅拌转速为600~800r。

3.如权利要求1所述的氮掺杂竹炭封装微米级硅负极材料的制备方法,其特征为所述的步骤(3)中的温度设置为:以5-10℃/min的升温速率加热到700-900℃,保温2-6小时。

4.如权利要求1所述方法得到的氮掺杂竹炭封装微米级硅负极材料的应用,其特征为用于做锂离子电池负极。

5.如权利要求5所述方法得到的材料的应用,其特征为包括如下步骤:氮掺...

【技术特征摘要】

1.一种氮掺杂竹炭封装微米级硅负极材料的制备方法,其特征为该方法包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的氮掺杂竹炭封装微米级硅负极材料的制备方法,其特征为所述的步骤(2)中的搅拌转速为600~800r。

3.如权利要求1所述的氮掺杂竹炭封装微米级硅负极材料的制备方法,其特征为所述的步骤(3)中的温度设置为:以5-10℃/min的升温速率加热到700-900℃,保温2-6小时。

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【专利技术属性】
技术研发人员:李敬德杨雄斌刘桂华
申请(专利权)人:河北工业大学
类型:发明
国别省市:

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