一种锂离子电池负极用硅/碳气凝胶复合材料的制备方法技术

技术编号:42649218 阅读:34 留言:0更新日期:2024-09-06 01:43
本发明专利技术涉及一种锂离子电池负极用硅/碳气凝胶复合材料的制备方法,属于锂离子电池负极材料技术领域。它包括以下步骤:S1、将5.28~7.32质量份果皮切块状,放入含有三聚氰胺的水溶液中,搅拌浸泡,干燥,得到氮掺杂碳前驱体;S2、将3.85~5.21质量份氮掺杂碳前驱体、1.28~1.74质量份纳米硅加入去离子水中,搅拌使之混匀后转移至反应釜中,干燥,在120~250℃下水热10~20h,得到黑色块状水凝胶;S3、将块状水凝胶用溶剂洗涤干净后置于冷冻干燥机中,真空干燥处理20~24 h,得到黑色块状气凝胶;S4、气凝胶经碳化和化学气相沉积后冷却至室温即得到碳层均匀包覆的硅/碳气凝胶复合材料。本技术方案制备的氮掺杂碳,有助于提高材料的导电性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂离子电池负极用硅/碳气凝胶复合材料的制备方法,属于锂离子电池负极材料。


技术介绍

1、目前广泛使用石墨作为锂离子电池负极材料,但商业化石墨负极的容量发挥已接近其理论比容量(372 mah/g),所以开发具有更高比容量的负极材料是非常迫切的需要。硅负极具有高理论比容量(4200 mah/g)和较低的电化学嵌锂电位,正好可以满足新能源汽车和储能电池系统等一系列新
发展的需求。

2、在锂离子电池首次充电过程中,有机电解液会在负极表面发生还原分解,形成一层sei膜,不可逆地消耗来自正极的大量li+,导致首次充电效率偏低。现有的石墨材料有5%~10%的首次不可逆锂损耗,而硅材料由于其表面积高于石墨,首次不可逆锂损耗高达15%~35%。此外,硅负极在循环过程中产生的严重体积膨胀,会导致较差的循环寿命和不可逆容量,严重阻碍了其进一步商业化应用。

3、碳负极材料具有良好的循环稳定性和优异的导电性,在一定程度上可以缓冲和适应硅的体积膨胀,故常将碳作为与硅复合的首选基质。在硅碳复合体系中,硅颗粒作为活性物质提供储锂容量。碳既能本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种锂离子电池负极用硅/生物质碳气凝胶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所述的一种锂离子电池负极用硅/生物质碳气凝胶复合材料的制备方法,其特征在于:步骤S1中,所述的果皮为橘子皮、柚子皮、西瓜皮、橙子皮中的至少一种。所述搅拌使之混匀具体为,在室温下100~150r/min搅拌2~5h。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极用硅/生物质碳气凝胶复合材料的制备方法,其特征在于:步骤S2中,所述的纳米硅的粒度分布范围为10~100nm。所述搅拌使之混匀具体为,在室温下150~200r/min搅拌0.5~2h。</p>

4.根据...

【技术特征摘要】

1.一种锂离子电池负极用硅/生物质碳气凝胶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所述的一种锂离子电池负极用硅/生物质碳气凝胶复合材料的制备方法,其特征在于:步骤s1中,所述的果皮为橘子皮、柚子皮、西瓜皮、橙子皮中的至少一种。所述搅拌使之混匀具体为,在室温下100~150r/min搅拌2~5h。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极用硅/生物质碳气凝胶复合材料的制备方法,其特征在于:步骤s2中,所述的纳米硅的粒度分布范围为10~100nm。所述搅拌使之混匀具体为,在室温下150~200r/min搅拌0.5~2h。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极用硅/生物质碳气凝胶复合材料的制备方法,其特征在于:步骤s3中,所述的溶剂为乙醇和/或去离子水。

5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极用硅/生物质碳气凝胶复合材料的制备方法,其特征在于:步骤s4中,所述的碳化具体为,在惰性气氛保护下,以5℃/min的升温速率升温至600~800°c并保温1~3h。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极用硅/生物质碳气凝胶复合材料的制备方法,其特征在于:步骤s4中,所述的化学气相沉积具体为,碳化结束后,在惰性气氛保护下通入有机气,以2℃/min的升温速率升温至900~1200°c并保温2~4h;所述的惰性气体为氮气、氩气中的至少一种。所述的有机气为乙炔。

7. 根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极用硅/生物质碳气凝胶复合材料的制备方法,其特征在于: 步骤s2黑色块状水凝胶制备用反应釜,包括反应釜主体(1),其特征在于,还包括环形板(2)、两组弧形板(3)、底座(4)、四组支座(5)、固定板(6)、四组滑杆(7)、四组第一滑块(8)、压板(9)、四组第一弹簧(10)、铰接组件、缓冲组件和连接组件,反应釜主体(1)外侧设置有一组环形板(2),环形板(2)底部两端分别通过缓冲组件和弧...

【专利技术属性】
技术研发人员:张莹蔡新辉袁旭胡博
申请(专利权)人:湖州启源金灿新能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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