一种导电碳复合量子线缠绕纳米硅复合负极材料制备及应用制造技术

本发明专利技术具体涉及一种导电碳复合量子线缠绕纳米硅复合负极材料制备及应用。以～100 nm左右的硅粉为硅源，经过表面改性处理后，首先制备Fe2O3量子线初始缠绕硅复合结构，通过苯胺或吡咯的诱导还原转化的方式实现导电聚合物在量子线表面原位包覆，并同时通过掺杂改性以及高温碳化以及溶蚀等手段构筑碳导电量子线缠绕纳米硅的笼状复合电极材料。本专利提出在纳米硅表面缠绕导电碳量子线的笼状包覆方式，替代目前以封闭式核壳结构为主的包覆形式，可以兼具核壳结构对电极材料的保护以及多孔结构对锂离子的扩散速率的提高作用，同时可以结合效率粘结剂对裸露硅表面的自修复功效，从而能进一步提高电极材料的电化学综合性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池负极材料，具体涉及一种导电碳复合量子线缠绕纳米硅复合负极材料制备及应用。

技术介绍

1、比能量高、循环性能优异和环境友好的电极材料是高能动力型锂离子电池研究的关键，也是绿色能源技术和低碳经济发展的必然需求。在负极材料方面，硅基材料因其容量高、脱嵌锂电位低、放电平台长而稳定、安全性好、成本低以及环境友好等独特优势，受到广泛的关注和研究，被认为是商业化石墨最具前景的替代材料之一。然而硅基材料在充放电过程中存在体积效应巨大（~300%以上），导电性差，机械粉化严重，固体电解质（sei）膜始终处于动态变化等突出的瓶颈问题，导致电极极化加剧，嵌/脱锂库伦效率低，倍率和循环性能不佳，严重制约了其商业化的应用。改进硅基活性材料的策略有硅材料本身的结构改造、粘结剂选择、稳定sei层、负极组装形式改造等方面。

2、针对纳米硅的缺陷，目前的主要解决途径是将硅纳米材料引入导电性好、体积效应小的缓冲基体制备硅基复合电极材料。动力型锂离子电池要求电极材料必须同时具备高可逆容量、高倍率性能和优异的循环性能。这就决定电极材料需同时满足高的电子和离子导本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种导电碳复合量子线缠绕纳米硅复合负极材料制备及应用，以～100 nm左右的硅粉为硅源，经过表面改性处理后，首先制备Fe2O3量子线初始缠绕硅复合结构，通过苯胺或吡咯的诱导还原转化的方式实现导电聚合物在量子线表面原位包覆，并同时通过掺杂改性以及高温碳化和溶蚀等手段构筑导电碳量子线缠绕纳米硅的笼状复合电极材料。

2.权利要求1所述的一种高性能硅基负极材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.（3）将上述制备的Fe2O3量子线缠绕纳米硅重新分散在水溶液中，加入导电聚合物单体、表面活性剂以及掺杂剂聚苯乙烯磺酸钠超声搅拌30min,用0.5M稀盐酸微调溶液pH值为...

【技术特征摘要】

1.一种导电碳复合量子线缠绕纳米硅复合负极材料制备及应用，以～100 nm左右的硅粉为硅源，经过表面改性处理后，首先制备fe2o3量子线初始缠绕硅复合结构，通过苯胺或吡咯的诱导还原转化的方式实现导电聚合物在量子线表面原位包覆，并同时通过掺杂改性以及高温碳化和溶蚀等手段构筑导电碳量子线缠绕纳米硅的笼状复合电极材料。

2.权利要求1所述的一种高性能硅基负极材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.（3）将上述制备的fe2o3量子线缠绕纳米硅重新分散在水溶液中，加入导电聚合物单体、表面活性剂以及掺杂剂聚苯乙烯磺酸钠超声搅拌30min,用0.5m稀盐酸微调溶液ph值为4-5，在冰水浴条件下，磁力搅拌继续反应10h，经过抽滤，洗涤得到在量子线表面制备均匀的导电聚合物包覆层。

4.（4）将步骤（3）得到的复合结构材料在ar保护气下碳化处理，然后将烧结后后材料分散于0.1m/l的盐酸溶液中溶蚀掉fe2o3，调节反应温度反应3h，经过水洗、真空干燥后制备得到导电碳复合量子线缠绕纳米硅复合负极材料。

5.根据权利要求2所述的一种导电碳复合量子线缠绕纳米硅复合负极材料制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中pdda和pss的质量浓度均为1g/100ml；硅和pdda和pss的质量比均为2-5:1；改性处理过程均为超声15min-磁力搅拌5h-超声15min。

6.根据权利要求2所述的一种导电碳复合量子线缠绕纳米硅复合负极材料制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，铁盐为可溶性的氯化铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或几种；表面活性剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳鹿，平轲，张文惠，温兆银，吴相伟，温佳杰，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：