一种光伏晶硅废料制备高首效高振实密度硅碳负极材料的方法技术

本发明专利技术提供了一种光伏晶硅废料制备高首效高振实密度硅碳负极材料的方法，属于硅资源二次回收利用和锂离子电池技术领域。本发明专利技术首先对光伏晶硅废料预处理去除杂质，将预处理的光伏晶硅废料进行原位预锂化处理构建硅酸锂盐固态电解质；将预锂化硅料通过喷雾自组装方式得到高球形度硅碳微球；将硅碳微球通过流化床沉碳方式引入致密碳骨架，最终得到高首次库伦效率、高振实密度的高球形度硅碳负极材料。本发明专利技术为光伏产业晶硅废料的增值回用和高性能锂离子电池的构筑提供了新思路和新路径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅资源二次回收利用和锂离子电池，尤其涉及一种光伏晶硅废料制备高首效高振实密度硅碳负极材料的方法。

技术介绍

1、当前，市面上的负极材料主要还是以石墨材料为主，但其较低的理论比容量(372mah·g-1)无法满足锂离子动力电池单体比能量大于500瓦时/公斤的阶段发展目标，亟需开发下一代电池材料。硅的理论容量为4200mah·g-1，十倍于商业化石墨负极，具备容量高、来源广泛、嵌锂电位适中等优势，被普遍认为是下一代锂电负极材料。然而，硅负极材料体积膨胀大、导电性差、首次库伦效率低、振实密度低等而引发的一系列问题成为当前研究和应用面临的主要挑战。

2、为改善硅基负极体积膨胀问题，国内外科研工作者将目光投向硅材料的纳米化方面来，取得了一系列研究进展。研究表明，当硅颗粒尺寸达到纳米级别时，硅材料充放电产生的巨大膨胀应力会被分散到硅纳米颗粒周围的数千个微小空间中，从而提高了硅负极材料的结构稳定性和循环寿命。超薄硅纳米片厚度极小，在充放电过程中纵向体积变化小，可防止硅负极在充放电过程中体积膨胀导致的开裂。然而，纳米硅的大比表面积会增加与电解质之本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种光伏晶硅废料制备高首效高振实密度硅碳负极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的光伏晶硅废料制备高首效高振实密度硅碳负极材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，光伏晶硅废料为光伏硅生产过程中产生的废硅渣和切割硅废料经过预处理后得到的。

3.根据权利要求2所述的光伏晶硅废料制备高首效高振实密度硅碳负极材料的方法，其特征在于，所述预处理包括酸洗，酸洗溶液包括氢氟酸、盐酸、硝酸和硫酸中的一种或几种，酸洗溶液的浓度为0.1～8mol/L，酸洗时间为0.1～8h，液固比为3～10mL：1g。

4.根据权利要求3所述的光伏晶硅废料...

【技术特征摘要】

1.一种光伏晶硅废料制备高首效高振实密度硅碳负极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的光伏晶硅废料制备高首效高振实密度硅碳负极材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，光伏晶硅废料为光伏硅生产过程中产生的废硅渣和切割硅废料经过预处理后得到的。

3.根据权利要求2所述的光伏晶硅废料制备高首效高振实密度硅碳负极材料的方法，其特征在于，所述预处理包括酸洗，酸洗溶液包括氢氟酸、盐酸、硝酸和硫酸中的一种或几种，酸洗溶液的浓度为0.1～8mol/l，酸洗时间为0.1～8h，液固比为3～10ml：1g。

4.根据权利要求3所述的光伏晶硅废料制备高首效高振实密度硅碳负极材料的方法，其特征在于，所述预处理还包括球磨或砂磨，球磨或砂磨后的光伏晶硅废料粒度分布为0.05～5μm。

5.根据权利要求1或4所述的光伏晶硅废料制备高首效高振实密度硅碳负极材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，原位预锂化处理用到的锂源包括固相锂源和/或液相锂源，所述锂源包含licl、lioh、li2co3、li2so4、lina、libr、lii、lic2h3o2、lino3、li3po4和lihso4中的一种或几种，所述液相锂源的质量分数为0.1％～20％，锂源的加入量为预锂化硅料的0.1～10wt％；

6.根据权利要求1所述的光伏晶硅废料制备高首效高振实密度硅碳负极材料的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，预锂化硅料、碳源、添加剂、造孔剂和溶剂的质量比为1～80...

【专利技术属性】
技术研发人员：席风硕，马文会，李绍元，魏奎先，陆继军，童仲秋，陈正杰，伍继君，万小涵，于洁，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：