一种高压实密度多孔硅碳复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高压实密度多孔硅碳复合材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：步骤1，将微米硅基材料进行去合金化处理，得到多孔硅骨架；步骤2，进行孔隙填充，在所述硅基材料形成孔隙内填充纳米硅材料，得到中间产物；步骤3，进行碳包覆，将碳材料在所述中间产物的表面形成碳包覆层，烧结后得到复合材料。本发明专利技术在三维多孔硅骨架中填充纳米Si，一方面微米多孔硅骨架可以有效缓解在充放电过程中由于锂离子(Li<supgt;+</supgt;)的插入与脱出造成的体积膨胀问题；另一方面，纳米Si在微米多孔Si骨架中填充可以有效提高负极材料的压实密度，从而显著提高体积能量密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池负极材料，特别是涉及一种高压实密度多孔硅碳复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、随着纯电动汽车和插电式混合动力汽车的普及，对锂离子电池的发展提出了新的要求。其中，高容量和长寿命是备受关注的核心问题。石墨基负极材料因其长寿命和高的首效(ice)而被商业化，但其理论容量(372mah/g)不足以满足日益增长的储能需求。硅(si)具有超高的理论容量(3579mah/g)和合适的工作电压(～0.4v)，被认为是锂离子电池最有潜力的负极材料之一。然而，si基负极材料存在以下几个问题：一、在充放电过程中，si的体积膨胀高达300％，造成电极材料粉化，引起电化学失效，容量和循环寿命急剧下降；二、由于si在自然状态下是半导体，每个si原子外层都有四个电子与相邻的硅原子形成稳定的化学键，si材料的导电性较差。

2、si的纳米化可以有效的缓解体积膨胀带来的粉化破碎问题，提高反应动力学和倍率性能。然而，纳米材料的高比表面积存在低压实密度、低ice以及低体积能量密度等问题，同时其昂贵的成本也导致纳米si难以推广。微米si具有高压实密度和低本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高压实密度多孔硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的微米硅基材料为铝硅、镁硅或铁硅中的一种或多种，优选地，所述硅基材料的平均粒径D50为1-50μm，优选为1-10μm，优选地，所述硅基材料中Si含量12％～50％；

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中纳米硅填充材料包括纳米硅，所述纳米硅的平均粒度D50为1-100nm，优选为20-80nm。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，将所述多孔硅骨架、纳米硅、分散剂进行混合，通过喷雾...

【技术特征摘要】

1.一种高压实密度多孔硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的微米硅基材料为铝硅、镁硅或铁硅中的一种或多种，优选地，所述硅基材料的平均粒径d50为1-50μm，优选为1-10μm，优选地，所述硅基材料中si含量12％～50％；

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中纳米硅填充材料包括纳米硅，所述纳米硅的平均粒度d50为1-100nm，优选为20-80nm。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，将所述多孔硅骨架、纳米硅、分散剂进行混合，通过喷雾干燥法均匀弥散地分散在多孔si材料中，再进行热处理得到中间产物；

5.如权利要求1所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恭凯，孙月梅，张昕，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：