基于原位聚合的元素掺杂双层多孔碳的制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种基于原位聚合的元素掺杂双层多孔碳的制备方法，包括以下步骤：氧化、多孔碳改性、原位聚合、炭化。所述原位聚合为：经氧化、多孔碳改性后得到的噻吩基硅烷改性多孔碳与噻吩单体进行共聚反应，使聚噻吩原位接枝在多孔碳的表面，形成多孔碳/聚噻吩复合材料。最后经炭化后，聚噻吩形成无定型碳层均匀稳定地包覆在多孔碳的表面，形成双层多孔碳；且同时实现结构中形成一层有机硅网状膜，Si‑O键的键能高、稳定性好，最终得到结构稳定、耐化学腐蚀性且孔结构得以完整保持的双层多孔碳。该双层多孔碳，无需经过活化，直接进行气相沉积硅和碳包覆即可制备硅碳负极；组装得到的锂电池的首次可逆容量到1750mAh/g以上，循环100次放电容量保持率依然可达到94％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池，具体涉及一种基于原位聚合的元素掺杂双层多孔碳的制备方法和应用。

技术介绍

1、目前锂电行业负极材料以石墨为主，但石墨负极的理论比容量为372mah/g，而硅的理论比容量可达4200mah/g，库伦效率和石墨负极接近，电压平台略高于石墨负极，充放电时不会析锂，安全性能良好，最有潜力代替石墨负极。但是硅材料本身导电性差，充放电过程中的体积膨胀可高达300％，故而导致材料结构崩塌和电极剥落粉化，每次充放电形成新的界面，不断消耗硅、锂和电解质，造成活性材料损失、电池容量锐减以及循环性能恶化。为了降低充放电过程硅体积膨胀对电池的影响、延长循环寿命，主要采用降低硅的晶粒尺寸或制备核壳结构、胶囊结构的多孔硅碳。现有技术当中这些制备方法一般较为复杂，且多孔碳的孔隙结构会在一定程度上造成破坏，往往还需要再进行活化扩孔后，才能得到合适的孔隙率，以便后续的沉积硅。

2、cn116040607a公开了一种双层中空核壳结构多孔碳杂化材料及其制备方法和应用，所述方法包括以下步骤：将2-甲基咪唑粉末溶于甲醇中，加入双层中空co-mof-74粉末形成均匀悬本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于原位聚合的元素掺杂双层多孔碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(S1)中，所述多孔碳的粒径D50为3～10μm，比表面积1500～2000m2/g；所述液相氧化剂为3～5mol/L硝酸或硫酸中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(S1)中，所述多孔碳粉与液相氧化剂的固液比为100g：(200～400)mL；所述浸泡温度为40～60℃；所述漂洗为用水冲洗至中性；所述干燥为干燥至水分＜5wt％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(S...

【技术特征摘要】

1.一种基于原位聚合的元素掺杂双层多孔碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(s1)中，所述多孔碳的粒径d50为3～10μm，比表面积1500～2000m2/g；所述液相氧化剂为3～5mol/l硝酸或硫酸中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(s1)中，所述多孔碳粉与液相氧化剂的固液比为100g：(200～400)ml；所述浸泡温度为40～60℃；所述漂洗为用水冲洗至中性；所述干燥为干燥至水分＜5wt％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(s2)中，所述噻吩基硅烷为三乙氧基-2-噻吩硅烷，三甲氧基-2-噻吩硅烷中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(s2)中，所述溶剂ι为甲苯、二甲苯中的至少一种；所述溶剂ι与噻吩基硅烷的比为100ml：(8～12)ml。

【专利技术属性】
技术研发人员：徐泉，李喆杨，谢菲，
申请(专利权)人：浙江格源新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：