一种磷硅共掺杂的硅碳复合负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种磷硅共掺杂的硅碳复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：(S1)多孔碳材料置于流化床中，用惰性气体置换流化床的气体，在加热条件下通入磷源气体，进行磷的化学气相沉积；磷源气体通入体积量和多孔碳质量之比为10‑20 L：1kg；(S2)之后通入磷源气体和硅源气体的混合气体，磷源气体在混合气体中比例不断下降，且满足磷源气体通入体积量、硅源气体通入体积量和多孔碳质量之比为120‑170 L：420‑600L：1kg；(S3)最后通入烃类气体进行碳包覆。所制得硅碳复合负极材料，内壳层中磷、硅元素的分层掺入，有利于解决硅碳界面层中锂离子传输动力学差的问题，且可减少硅在脱嵌锂过程中的体积膨胀及应力释放，提升材料的倍率性能与长循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池，具体涉及一种磷硅共掺杂的硅碳复合负极材料及其制备方法。

技术介绍

1、近年来，具有高比容量的硅碳复合负极材料逐渐被开发出来，并成为提升锂离子电池能量密度的重要研究方向，硅基负极在脱嵌锂过程中伴有严重的体积膨胀，致使电池循环寿命差，限制了其商业应用。

2、利用多孔碳为骨架，将纳米硅沉积与多孔碳孔隙内可有效的减缓硅体积膨胀，但硅的导电性差，会进一步影响材料的倍率性能，而磷元素的引入，可极大提升材料的动力学性能，进而提升电池的倍率性能与循环性能。现有技术已经报道了很多磷氮共掺杂、或者硼硅共掺杂的复合材料在锂离子电池负极中的应用。

3、cn118039835a公开了一种气相掺杂氮磷的硅碳材料的制备方法，包括以下步骤：s11取适量癸烷于加入放有无机氢氟酸的烧杯中，不断搅拌，待其溶解；s12然后在一定电压进行电解，待反应结束后，得到氟碳表面活性剂；步骤（2）硅碳前驱体的制备；s21取适量纳米硅粉，均匀分散在含有氢氟酸、去离子水和乙醇的混合溶剂中，搅拌一段时间后，过滤干燥得到表面预处理纳米硅粉；s22之后在纳米硅粉中继续加入适本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种磷硅共掺杂的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(S1)中，所述多孔碳的比表面积为1400-2200m2/g，孔容为0.7-1.2cm3/g，微孔占比为70-98%，多孔碳粒径为5-20μm；所述惰性气体氮气、氩气、氦气中的一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(S1)中，步骤(S1)和(S2)中，所述磷源气体为氢化磷，或者固态磷源加热产生的含磷气体，所述固态磷源选自黑磷、白磷、五氧化二磷、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、偏磷酸酯、磷酸烷基酯中的至少一种。

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【技术特征摘要】

1.一种磷硅共掺杂的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(s1)中，所述多孔碳的比表面积为1400-2200m2/g，孔容为0.7-1.2cm3/g，微孔占比为70-98%，多孔碳粒径为5-20μm；所述惰性气体氮气、氩气、氦气中的一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(s1)中，步骤(s1)和(s2)中，所述磷源气体为氢化磷，或者固态磷源加热产生的含磷气体，所述固态磷源选自黑磷、白磷、五氧化二磷、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、偏磷酸酯、磷酸烷基酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(s1)中，步骤(s2)中，所述硅烷气体选自甲硅烷、乙硅烷、二甲基硅烷、二氯二氢硅烷、三氯氢硅中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阁，田忠荣，赵玉明，许迪新，程晓彦，
申请(专利权)人：北京壹金新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：