一种锂离子电池用的复合负极材料及其制造方法_4

文档序号:8341568阅读:来源:国知局
66FQ.34 中C占SiCN和Li4Ti5On.66FQ.34 总重量 的lwt%加入蔗糖,SiCN占SiCN和Li4Ti5On.66Fa34总重量的7. 5wt%加入上述羟基封端的 甲基乙氧基聚硅氮烷,其中蔗糖和上述羟基封端的甲基乙氧基聚硅氮烷的加入量按照相同 实验条件下蔗糖和上述羟基封端的甲基乙氧基聚硅氮烷的热解率来计算。搅拌加热使得 甲苯挥发,再加热到350°C固化,得到前驱体。将前驱体放入高温炉中,先抽真空,再充入惰 性气体N2,升温到400°C,保温2小时,再升温到800°C,保温2小时,自然冷却到小于100°C 后取出,研磨后得到C/SiCN/Li4Ti5011.66Fa34复合材料,其中C占总重量的lWt%,SiCN占 总重量的7. 5wt%,这里所说的总重量为羟基封端的甲基乙氧基聚硅氮烷热解后的SiCN和 Li4Ti5On.66Fa34的重量之和。经过XRD测试显示尖晶石结构。相对Li+/Li电位1. 0V到2. 5V 测试电化学性能,0. 1C首次放电比容量166mAh/g,5C比容量148mAh/g,振实密度1. 67g/ cm3。
[0099]实施例12
[0100]取含氨基的羟基封端的聚硅氧烷(0H)3Si0{CH3[(C3H6)NH2)]Si0}nSi(0H)3n为 100 放入氧化铝坩埚中,加入丙酮溶解,加入丙酮的体积为含氨基的羟基封端的聚硅氧烷体积 的4. 5倍,然后加入蔗糖和比较例2的Li4Ti50n.66Fa34,按照C/SiC0/Li4Ti50n.66FQ.34中C和 SiCO分别占SiC0/Li4Ti50n.66Fa34总重量的lwt%和15wt%加入蔗糖和含氨基的羟基封端 的聚硅氧烷,其中蔗糖和含氨基的羟基封端的聚硅氧烷的加入量按照相同实验条件下蔗糖 和该含氨基的羟基封端的聚硅氧烷的热解率来计算。边搅拌边加热到200°C,保持3小时, 待聚硅氧烷固化后,得到前驱体。将含有前驱体的坩埚放入高温炉中,抽真空后通惰性气 体队,升温到675°C,保温4小时后,自然冷却到KKTC后取出,研磨得到复合材料C/SiCO/ Li4Ti50n.66Fa34,蔗糖碳化分解后残余的C占总重量的lwt%,SiC0占总重量的15wt%,所说 的总重量为含氨基的羟基封端的聚硅氧烷热解后的SiCO和的重量之和。经 过XRD测试显示尖晶石结构。相对Li+/Li电位1. 0V到2. 5V测试电化学性能,首次放电比 容量168mAh/g,5C比容量为149mAh/g,振实密度1. 7g/cm3。
[0101] 实施例13
[0102] 取热固性的硅树脂-聚甲基苯基硅氧烷(CH3)3SiO{CH3(C6H5)SiO}nSi(CH3)3n为200 放入氧化铝坩埚中,加入二甲苯溶解,加入二甲苯的体积为热固性硅树脂-聚甲基苯基硅 氧烷体积的3. 5倍,然后加入蔗糖和比较例2的Li4Ti50n. 66Fa34,按照C/SiC0/Li4Ti50n. 66FQ. 34 中C占SiCO和Li4Ti50n.66Fa34 总重量的 2wt%加入蔗糖,SiCO占SiCO和Li4Ti50n.66FQ.34 总 重量的20wt%加入热固性的硅树脂-聚甲基苯基硅氧烧,其中蔗糖和热固性的硅树脂-聚 甲基苯基硅氧烷的加入量按照相同实验条件下蔗糖和该热固性的硅树脂-聚甲基苯基硅 氧烷热解率来计算。边搅拌边加热到210°C,保持3小时,待该硅树脂固化后,得到前驱体。 将含有前驱体的坩埚放入高温炉中,抽真空后通惰性气体N2,升温到825°C,保温4小时后, 自然冷却到温度小于l〇〇°C后取出,研磨得到复合材料C/SiC0/Li4Ti50n.66Fa34,其中C占总 重量的2wt%,SiCO占总重量的20wt%,这里所说的总重量为热固性硅树脂-聚甲基苯基 硅氧烷热解后的SiCO和Li4Ti50n.66Fa34的重量之和。经过XRD测试显示尖晶石结构。相 对Li+/Li电位1. 0V到2. 5V测试电化学性能,0. 1C首次放电比容量165. 3mAh/g,5C比容量 147mAh/g,振实密度 1. 75g/cm3。
[0103] 实施例14
[0104]取侧链含羧基的聚硅氧烷(CH3)3Si0{[(CH2)m(C00H)] (C6H5)SiO}nSi(CH3)3n为 150 放入氧化铝坩埚中,加入丙酮稀释,加入丙酮的体积为侧链含羧基的聚硅氧烷体积的1.5 倍,然后加入蔗糖和比较例2的Li4Ti50n.66Fa34,按照C/SiC0/Li4Ti50n.66Fa34中C占SiCO和 Li4Ti50n.66Fa34 总重量的 5wt%加入蔗糖,SiCO占SiCO和Li4Ti50n.66FQ.34 总重量的的 2wt% 加入侧链含羧基的聚硅氧烷,其中蔗糖和侧链含羧基的聚硅氧烷的加入量按照相同实验条 件下蔗糖和该侧链含羧基的聚硅氧烷的热解率来计算。边搅拌边加热到360°C,保持6小 时,待聚硅氧烷固化后,得到前驱体。将含有前驱体的坩埚放入高温炉中,抽真空后通惰性 气体氩气,升温到600°C,保温10小时后,自然冷却到KKTC后取出,研磨得到复合材料C/ SiC0/Li4Ti50n.66Fa34,其中C占总重量的5%,SiCO占总重量的2wt%,这里所说的总重量 为侧链含羧基的聚硅氧烷热解后的SiCO和Li4Ti50n.66Fa34的重量之和。经过XRD测试显 示尖晶石结构。相对Li+/Li电位1.0V到2.5V测试电化学性能,0.1C首次放电比容量 164. 2mAh/g,5C比容量 155mAh/g,振实密度 1. 3g/cm3。
[0105] 实施例15
[0106] 取羟基封端的聚对-氟苯基丁基硅氧烷(0H)3Si0{C4H9(C6H4F)Si0}nSi(0H)3n为80 放入氧化铝坩埚中,加入丙酮溶解,加入丙酮的体积为羟基封端的聚对-氟苯基甲基硅氧 烷体积的2. 5倍,然后加入蔗糖和比较例2的Li4Ti50n.66Fa34,按照C/SiC0/Li4Ti50n.66FQ.34 中C占SiCO和Li4Ti50n.66Fa34 总重量的 5wt%加入蔗糖,SiCO占SiCO和Li4Ti50n.66FQ.34 总 重量的3wt%加入羟基封端的聚对-氟苯基丁基硅氧烷,其中蔗糖和羟基封端的聚对-氟 苯基丁基硅氧烷的加入量按照相同实验条件下蔗糖和羟基封端的聚对-氟苯基丁基硅氧 烷的热解率来计算。边搅拌边加热到300°C,保持3小时,待羟基封端的聚对-氟苯基丁 基硅氧烷固化后,得到前驱体。将含有前驱体的坩埚放入高温炉中,抽真空后通惰性气 体队,升温到675°C,保温4小时后,自然冷却到KKTC后取出,研磨得到复合材料C/SiC0/ Li4Ti5011 66Fa34,其中C占总重量的5wt%,SiCO占总重量的3wt%,这里所说的总重量为羟 基封端的聚对-氟苯基丁基硅氧烷热解后的SiCO和Li4Ti50n.66Fa34的重量之和。经过XRD 测试显示尖晶石结构。相对Li+/Li电位1. 0V到2. 5V测试电化学性能,0. 1C首次放电比容 量 169. 2mAh/g,5C比容量 157mAh/g,振实密度 1. 45g/cm3。
[0107] 实施例16
[0108] 取端羟基聚二甲基硅氧烷011(013)與0{(013)如0} 1^(01)2〇11,11为200放入氧化 铝坩埚中,加入固化剂(CH3)3Si{OSiH(CH3)} 360Si(CH3) 3,固化剂和端羟基聚甲基硅氧烷的 体积比例为1 : 5,加入催化剂二月桂酸二丁基锡,催化剂的加入量占总重量的0.8%,加 入溶剂二甲苯,加入二甲苯的体积为端羟基聚二甲基硅氧烷和固化剂体积之和的1.5倍, 然后加入蔗糖和比较例2的Li4Ti50n.66FQ.34,按照C/SiC0/Li4Ti50n.66FQ.34中C占SiCO和 Li4Ti50n.66Fa34 总重量的 3wt%加入蔗糖,SiCO占SiCO和Li4Ti50n.66Fa34 总重量的 6wt% 加入端羟基聚二甲基硅氧烷和固化剂,其中蔗糖和端羟基聚二甲基硅氧烷和固化剂的加 入量按照相同实验条件下蔗糖和端羟基聚二甲基硅氧烷的热解率来计算。边搅拌边加热 到70°C,保持3小时,待端羟基聚二甲基硅氧烷固化后,得到前驱体。将含有前驱体的坩 埚放入高温炉中,抽真空后通N2和H2混合气体,升温到650°C,保温8小时后,自然冷却到 小于KKTC后取出,研磨得到复合材料C/SiC0/Li4Ti50n.66Fa34,其中C占总重量的3wt%, SiCO占总重量的6wt%,这里所说的总重量为端羟基聚二甲基硅氧烷热解后的SiCO和Li4Ti50n.66Fa34的重量之和。经过XRD测试显示尖晶石结构。相对Li+/Li电位1. 0V到2. 5V 测试电化学性能,0. 1C首次放电比容量170. 2mAh/g,5C比容量160mAh/g,振实密度1. 61g/ cm3。
[0109]实施例17
[0110] 聚硼硅氮烷分子结构式如下所示,其中m为40,n为120,p为40,用甲苯溶解聚硼 硅氮烧,然后将蔗糖和比较例2的Li4Ti50n. 66Fa34加入其中,按照C/SiBCN/Li4Ti50n. 66Fa34中C占SiBCN和Li4Ti50n.66FQ.34 总重量的 4wt% 加入蔗糖,SiBCN占SiBCN和Li4Ti50n.66FQ.34 总 重量的5wt%加入上述聚硼硅氮烷,其中蔗糖和上述聚硼硅氮烷的加入量通过相同实验条 件下蔗糖和上述聚硼硅氮烷的热解率来计算。加热到250°C保温2小时,搅拌固化后,放入 高温炉中,抽真空后通队气,升温到850°C,保温1小时,自然降温到小于100°C后取出,研磨 得到C/SiBCN/Li4Ti50n.66Fa34复合材料,其中C占总重量的4wt%,SiBCN占总重量的5wt%, 这里所说的总重量为聚硼硅氮烷热解后的SiBCN和Li4Ti50n.66Fa34的重量之和。材料经过 XRD检测显示尖晶石结构。电化学性能测试,相对Li+/Li电位1. 0V到2. 5V,0. 1C首次放电 比容量为165mAh/g,5C比容量141mAh/g,振实密度1. 57g/cm3。
【主权项】
1. 一种裡离子电池复合负极材料,其特征是由SiCO、SiCNO、SiCN、SiBCN中至少一种与 Li4Ti5_xMx〇i2_yFy 和 C 复合形成复合材料,其中 M 为 Mg、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、化、化、Ga、Y、 Zr、Nb、Mo、Ru、Pd、化、Ag、In、Sn、訊、Pb、Bi、W中至少一种,0《x《0.5,0《y《0.5,所 述复合材料中SiCO、SiCNO、SiCN、SiBCN中至少一种的含量占总重量的0. 2wt% -20wt%, Li4Tis_xMx〇i2_yFy占总重量的80wt% -99. 8wt%,C占总重量的Owt% -20wt%超里所说的总 重量是形成复合材料的SiCO、SiCNO、SiCN、SiBCN至少一种的重量和LiJie_,M,〇i2_yFy的重 量之和。
2. 根据权利要求1所述的复合材料,其特征是所述的Li4Tig_或丸2_yFy,其中 0. 01《X《0. 2。
3. 根据权利要求1所述的复合材料,其特征是所述的Li4Tig_或丸2_yFy,其中 0. 01《y《0. 2。
4. 根据权利要求1所述的复合材料,其特征是所说的C是指碳或者碳前驱体高温碳化 后所残留的碳。<
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