【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳硅复合材料制备领域，具体涉及一种低成本木质素衍生碳硅复合材料的制备方法。
技术介绍
1、随着世界能源消耗和环境污染日益严重，研制和使用清洁可再生能源替代化石能源，已成为世界各国政府的共识。锂离子电池因其能量密度高、寿命长、自放电小而成为最重要的能源存储设备，其应用正从电子设备迅速扩张到纯电动汽车、储能电站等领域，这也对其能量密度提出越来越高的要求。近年来，硅因其具有高理论容量、低的工作电压、丰富的资源等优势而备受关注。然而，由于其固有的缺陷，如循环时体积变化大、容易形成新的固体电解质界面(sei)膜等问题，导致结构坍塌和电化学性能迅速衰退，很大程度上限制了其商业化应用。到目前为止，研究者们已经投入了巨大的精力开展探索，以提高其电化学稳定性。大量的研究发现，制备硅碳复合材料是克服上述缺点的一种最有效的手段。然而，常规的硅碳复合材料的制备需要水热，高温碳化等步骤，不仅费时而且需要大量能量，制约其大规模生产，也成为一项挑战性的课题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种低成本木质素衍生碳硅复合材料的制备方法。本专利技术探索了可用于批量快速制备低成本的生物质衍生碳硅复合材料最佳方案，通过调配不同的电流、电压、碳前驱体和导电剂比例以及硅碳比例，得到最佳的复合材料并将其用作锂离子电池负极，得到的锂离子电池具有很高的比容量和循环稳定性，在电流为1 a g-1时充放电350圈，容量稳定在1035.9 ma h g-1。同时表现出优异的倍率放电性能，即使在5 a g-1时其
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术采用了高温脉冲加热设备瞬间放出高压的大电流产生2700k的高温，将木质素瞬间碳化，并且巧妙地利用瞬间高温将水分和杂质气化产生的气体使木质素衍生碳形成多孔的结构。再将碳源与纳米硅复合，得到了纳米硅嵌入多孔木质素衍生碳的特殊形貌，有效地缓解了纳米硅体积膨胀严重，导电性差的缺点，如图1。
4、并且探索获得了最佳制备方法，如下：
5、一种低成本木质素衍生碳硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：
6、（1）将乙炔黑、木质素以及锆球，球磨 2 h 混合均匀；然后将混合物填充入玻璃管，再使用脉冲加热设备将电压调至100～120v，瞬间碳化样品，获得木质素衍生碳和乙炔黑的混合物；再将混合物依次使用去离子水和乙醇清洗并离心烘干，利用乙炔黑密度小的特点将其除去，获得木质素衍生碳；
7、（2）将木质素衍生碳、纳米硅混合，加入乙醇以及锆球，球磨 2～4 h 混合均匀；再在70℃下烘2h，获得木质素衍生碳硅复合材料。
8、进一步的，乙炔黑、木质素的质量比为2:1-1:4。
9、进一步的，锆球和乙炔黑与木质素之和的质量比为1：10。
10、进一步的，纳米硅的用量为木质素衍生碳质量的20%-70%。
11、进一步的，锆球和木质素衍生碳与纳米硅之和的质量比为1：10。
12、锂电池组装：按质量比活性物质：乙炔黑：paa＝7：2：1混合研磨后均匀地涂在铜箔上做负极，参比电极和对电极均为金属锂，使用电解液为1m lipf6的ec+dec(ec/dec =1/1vol%)，以及10 vol%氟代碳酸乙烯酯（fec）和1.0%碳酸亚乙烯酯（vc）。所有组装均在手套箱里进行。
13、本专利技术的优点在于：
14、本专利技术探索了可用于批量快速制备低成本的生物质衍生碳硅复合材料最佳方案，通过调配不同的电流、电压、碳前驱体和导电剂比例以及硅碳比例，得到最佳的复合材料并将其用作锂离子电池负极，得到的锂离子电池具有很高的比容量和循环稳定性，在电流为1a g-1时充放电350圈，容量稳定在1035.9 ma h g-1。同时表现出优异的倍率放电性能，即使在5 a g-1时其充放电容量也能稳定在约600 mah/g。本专利技术采用了高温脉冲加热设备瞬间放出高压的大电流产生2700k的高温，将木质素瞬间碳化，并且巧妙地利用瞬间高温将水分和杂质气化产生的气体使木质素衍生碳形成多孔的结构。再将碳源与纳米硅复合，得到了纳米硅嵌入多孔木质素衍生碳的特殊形貌，有效地缓解了纳米硅体积膨胀严重，导电性差的缺点。
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1.一种低成本木质素衍生碳硅复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，乙炔黑、木质素的质量比为2:1-1:4。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，锆球和乙炔黑与木质素之和的质量比为1：10。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纳米硅的用量为木质素衍生碳质量的20%-70%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，锆球和木质素衍生碳与纳米硅之和的质量比为1：10。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法制备的木质素衍生碳硅复合材料。
7.根据权利要求6所述的木质素衍生碳硅复合材料在锂离子电池中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种低成本木质素衍生碳硅复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，乙炔黑、木质素的质量比为2:1-1:4。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，锆球和乙炔黑与木质素之和的质量比为1：10。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在...
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