一种氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于锂离子电池材料技术领域，涉及一种氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料、制备方法及其应用，所述制备方法包括S1：柠檬酸与硝酸镓制备凝胶溶液；S2：多孔硅颗粒于凝胶溶液中搅拌得悬浊液，随后加热蒸干，获得络合物包覆的多孔硅材料；S3：氮化处理、两段式保温后，冷却至室温取出，得到氮化镓碳层包覆的多孔硅负极材料。本发明专利技术制得的氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料，能够改善硅负极的倍率性能以及循环稳定性，有效改善了硅导电性不足的问题，缓解了硅脱嵌锂产生的巨大体积膨胀；且制备方法简单、能耗低、成本低，可适用于大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池材料，尤其涉及一种氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料、制备方法及其应用。

技术介绍

1、锂离子电池因其高能量密度、长寿命和快速充电能力，被广泛应用于电动汽车、消费电子产品、能源存储、航天航空、及军事和安全等领域。硅（si）因具有高的理论比容量（4200mahg−1），而被视为一种很有潜力的负极材料，用于高能量密度锂离子电池。然而，硅负极材料在锂离子电池中的应用存在许多问题。硅负极的主要问题在于其在充放电过程中会发生显著的体积膨胀（可达300%），这会导致硅颗粒破碎、sei（solid electrolyteinterphase）膜破裂增厚，从而影响电池的首次库伦效率和循环寿命。此外，硅材料的导电性较差，也限制了其在锂离子电池中的应用。针对上述硅负极面临的问题，尤其针对硅的体积变化大，导电率低的问题，对硅进行了一系列的结构设计和复合化改进，以此来提升硅负极材料的电化学性能。例如，硅纳米颗粒、硅纳米线、硅纳米管、硅纳米片以及由这些纳米单元组装而成的多孔二次结构等，由于纳米颗粒尺寸带来的大的比表面积和周围可用的自由空间，提供了更多的锂离子反应位本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述柠檬酸与硝酸镓的摩尔比为1:（0.1~10）。

3.根据权利要求1所述的氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料的制备方法，其特征在于，进一步地，所述S1中，所述去离子水的温度为70~90℃，搅拌的时间为1~14h。

4.根据权利要求1所述的氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述多孔硅粒径为1~10μm。

5.根据权利要求1所述的氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料...

【技术特征摘要】

1.一种氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述柠檬酸与硝酸镓的摩尔比为1:（0.1~10）。

3.根据权利要求1所述的氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料的制备方法，其特征在于，进一步地，所述s1中，所述去离子水的温度为70~90℃，搅拌的时间为1~14h。

4.根据权利要求1所述的氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料的制备方法，其特征在于，所述s2中，所述多孔硅粒径为1~10μm。

5.根据权利要求1所述的氮化镓碳层包覆多孔硅负极材料的制备方法，其特征在于，所述s2中，所述多孔硅与所述s1中的硝酸镓的质量比为（30~1）:1。

6.根据权利要求1所述的氮化镓碳层包覆多...

【专利技术属性】
技术研发人员：高标，徐一帆，霍开富，张徽，郭鑫博，周易，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：