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一种具有微卷结构的硅基负极材料及其制备方法、负极、锂离子电池技术

技术编号:42874827 阅读:27 留言:0更新日期:2024-09-30 15:01
本发明专利技术公开了一种具有微卷结构的硅基负极材料及其制备方法、负极、锂离子电池,涉及锂离子电池负极技术领域,制备原料包括硅材料、液态金属、海藻酸钠和MXene纳米片;制备方法包括:配制海藻酸钠‑水溶液;将液态金属加入海藻酸钠‑水溶液中冰浴下超声;将硅材料与涂覆有海藻酸钠‑水溶液的液态金属混合;将MXene纳米片与涂覆有液态金属‑海藻酸钠的硅材料进行混合,冷冻、干燥,得到具有微卷结构的硅基负极材料;一种负极,包括所述负极材料;一种锂离子电池,包括所述负极。本发明专利技术的有益效果是制备的硅基复合材料中可变形液态金属协同柔性MXene微卷构筑双重导电保护网络,在维持硅粒电子连接的同时,达到缓冲硅体积膨胀、稳定电极结构的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池负极,具体涉及一种具有微卷结构的硅基负极材料及其制备方法、负极、锂离子电池


技术介绍

1、如今,随着电动汽车和电子产品的飞速发展,市场对锂离子电池的各方面性能提出了更高要求。负极是电池的重要组成部分,影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性。因此,选择合适的负极材料对于电池性能的发挥至关重要。

2、传统石墨负极的低比容量(372 mah g-1)严重限制了锂离子电池的能量密度,开发应用更高比容量的负极材料是突破锂离子电池能量密度天花板的关键。在众多负极材料中,硅因其超高理论比容量(4200 mah g-1,li22si5)、低工作电压(<0.5 v vs. li+/li)、丰富的地壳储量和无毒性等优势脱颖而出,引起了广泛关注与研究。然而,硅在锂化/脱锂化过程中巨大的体积膨胀/收缩产生的应力会使硅颗粒开裂,暴露出来的新鲜硅表面将持续消耗电解液形成厚的sei膜,最终导致电池性能下降、寿命缩短,甚至失效,严重阻碍了其商业化应用。此外,硅的低本征导电率也是限制其大规模应用的重要原因。


<p>技术实现思本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有微卷结构的硅基负极材料,其特征在于,制备原料包括硅材料、液态金属、海藻酸钠和MXene纳米片。

2.根据权利要求1所述的一种具有微卷结构的硅基负极材料,其特征在于,所述硅材料、液态金属、海藻酸钠和MXene纳米片的质量比为5-50:1-2:0.15-0.3:1-3。

3.根据权利要求1所述的一种具有微卷结构的硅基负极材料,其特征在于,所述硅材料的粒径为60~100 nm;所述液态金属为镓、铟、锡的合金。

4.根据权利要求1所述的一种具有微卷结构的硅基负极材料,其特征在于,所述液态金属中镓、铟、锡的质量比为6.85:2.15:1。

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【技术特征摘要】

1.一种具有微卷结构的硅基负极材料,其特征在于,制备原料包括硅材料、液态金属、海藻酸钠和mxene纳米片。

2.根据权利要求1所述的一种具有微卷结构的硅基负极材料,其特征在于,所述硅材料、液态金属、海藻酸钠和mxene纳米片的质量比为5-50:1-2:0.15-0.3:1-3。

3.根据权利要求1所述的一种具有微卷结构的硅基负极材料,其特征在于,所述硅材料的粒径为60~100 nm;所述液态金属为镓、铟、锡的合金。

4.根据权利要求1所述的一种具有微卷结构的硅基负极材料,其特征在于,所述液态金属中镓、铟、锡的质量比为6.85:2.15:1。

5.根据权利要求1所述的一种具有微卷结构的硅基负极材料,其特征在于,所述mxene纳米片的获取方法包括:利用盐酸/氟化锂混合溶液对max刻蚀,用去离子水洗涤后离心,最后收集含有mxene纳米片的墨绿色上清液,抽滤。

6.根据权利要求5所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员:周耐根林静杨雪蕊
申请(专利权)人:南昌大学
类型:发明
国别省市:

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