一种柔性复合负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于负极材料制备技术领域，具体为一种柔性复合负极材料及其制备方法和应用。柔性复合负极材料包括三维泡沫和负载于所述三维泡沫上的活性层，所述活性层包括硅基材料层和依次包覆于所述硅基材料层表面的磁性层和碳纳米管；其中，所述碳纳米管是通过将碳源在惰性气氛下热处理实现原位生长，且在热处理过程中施加磁场，以使所述碳纳米管实现定向排列。泡沫形成的柔性三维网络结构既能作为独立式集流体，又具有大空隙，可以充当延展性主体基体，从而适应硅纳米颗粒在充放电循环过程中的体积变化。通过原位定向生长碳纳米管，优化三维导电网络，结合掺杂调控界面效应，显著提升锂离子传输效率与电极稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于负极材料制备，具体涉及一种柔性复合负极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、近年来，随着电动工具、移动设备和电动汽车等领域的不断发展，对锂离子电池在能量密度、充放电速率及循环寿命等方面提出了更高要求。传统的石墨负极虽然得到广泛应用，但其理论比容量仅为372mah/g，已接近上限，同时存在首次不可逆容量损失较大和高温稳定性不足等问题，难以满足新一代高性能储能系统的需求。

2、为寻求突破，研究者们开始转向探索具有更高理论容量和更稳定循环性能的负极材料。近年来，具有三维多孔结构的泡沫材料因低密度、高孔隙率及良好的力学和隔热性能，从传统的包装、隔热和吸音领域逐步应用到新能源和环境保护领域。用作电极支撑体时，泡沫材料能够构建多孔框架，缓解充放电过程中活性物质因体积变化引起的结构破坏，同时为电极反应提供更多有效界面。

3、在众多泡沫材料中，三维泡沫镍因其出色的导电性和机械稳定性，被认为是构建复合负极结构的理想基底。其独特的三维网络不仅能均匀分散并固定诸如纳米硅或锡基合金等活性物质，在锂化过程中还能容纳超过300％的体积膨胀，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种柔性复合负极材料，其特征在于，包括三维泡沫和负载于所述三维泡沫上的活性层，所述活性层包括硅基材料层和依次包覆于所述硅基材料层表面的磁性层和碳纳米管；其中，所述碳纳米管是通过将碳源在惰性气氛下热处理实现原位生长，且在热处理过程中施加磁场，以使所述碳纳米管实现定向排列；所述磁场的强度为0.5-1.2T；所述硅基材料层占所述柔性复合负极材料质量的20％-50％；所述热处理的温度为600℃～900℃。

2.根据权利要求1所述的柔性复合负极材料，其特征在于，所述硅基材料层为粒径在20-200nm的纳米硅或纳米氧化亚硅；

3.根据权利要求2所述的柔性复合负极材料，其特...

【技术特征摘要】

1.一种柔性复合负极材料，其特征在于，包括三维泡沫和负载于所述三维泡沫上的活性层，所述活性层包括硅基材料层和依次包覆于所述硅基材料层表面的磁性层和碳纳米管；其中，所述碳纳米管是通过将碳源在惰性气氛下热处理实现原位生长，且在热处理过程中施加磁场，以使所述碳纳米管实现定向排列；所述磁场的强度为0.5-1.2t；所述硅基材料层占所述柔性复合负极材料质量的20％-50％；所述热处理的温度为600℃～900℃。

2.根据权利要求1所述的柔性复合负极材料，其特征在于，所述硅基材料层为粒径在20-200nm的纳米硅或纳米氧化亚硅；

3.根据权利要求2所述的柔性复合负极材料，其特征在于，所述硅基材料层与所述磁性层之间还存在一层碳层；

4.根据权利要求1-3任一项所述的柔性复合负极材料，其特征在于，所述三维泡沫是由三聚氰胺泡沫在所述热处理过程中形成；所述三维泡沫的孔径为10-200μm。

5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王康丽，张子栋，蒋凯，李昱颖，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：