051]实施例3
[0052]一种二氧化硅/碳复合多孔电极及其制备方法，其原料包括二氧化硅与石墨添加剂，二氧化硅在复合材料中的质量分数为50%，所述的二氧化硅为:气相法制备的纳米二氧化硅，粒径为30±5nm，纯度彡99.5% ;所述的石墨添加剂为锂离子电池负极材料918，D90 为 28 μ m。
[0053]该二氧化硅/碳复合多孔电极的制备方法包括以下步骤:
[0054]第一步，向容积为60L的搅拌容器中加入15kg去离子水，将质量为7.5kg的二氧化石圭分4次加入搅拌容器中，每次加入后搅拌3min,搅拌速率为50rpm ;加入所有二氧化石圭后继续搅拌60min,搅拌速率为50rpm。
[0055]第二步，向搅拌容器中再次加入去离子水15kg，并将质量为7.5kg的918分2次加入搅拌容器，每次加入后搅拌3min，搅拌速率为50rpm ;加入所有918后继续搅拌120min，搅拌速率为50rpm。
[0056]第三步，将搅拌后的混合浆料在120°C环境下干燥24小时，然后粉碎为粒度彡1mm的粉体。
[0057]第四步，对所获得的二氧化硅与918混合物粉体料进行热压成型形成坯料，热压成型温度为1100°c，压力7MPa，保压时间75min。
[0058]第五步，将形成的坯料加工成多孔电极。
[0059]按上述方法所得二氧化硅/碳复合多孔电极其微观结构中918颗粒形成连续导电相，而二氧化硅分布在918颗粒之间，因此该多孔电极具有较低的电阻率(1.5-2.0 Ω.cm)，其微观结构如图5所示。图6为用压汞法测得的该多孔电极的孔径分布，从图中可以看到该多孔电极孔径分布曲线只有2个明显峰，另外该电极孔隙率达到42.2%，体积密度1.32g/cm3。
[0060]实施例4
[0061]一种二氧化硅/碳复合多孔电极及其制备方法，其原料包括二氧化硅与石墨添加剂，二氧化硅在复合材料中所占质量比为40%，所述的二氧化硅为:气相法制备的纳米二氧化硅，粒径为30±5nm，纯度> 99.5%;所述的石墨添加剂为两种材料混合物，一为锂离子电池负极材料918，D90为28 μ m，另一种为石墨化碳纤维VGCF，二者的质量比为29: 1。
[0062]该二氧化硅/碳复合多孔电极的制备方法包括以下步骤:
[0063]第一步，向容积为15L的搅拌容器中加入1.5kg去离子水，将质量为400g的二氧化石圭分4次加入搅拌容器中，每次加入后搅拌3min,搅拌速率为50rpm ;加入所有二氧化石圭后继续搅拌60min,搅拌速率为50rpm。
[0064]第二步，向搅拌容器中再次加入去离子水1.5kg，将质量为580g的918分2次加入搅拌容器，每次加入后搅拌3min，搅拌速率为50rpm。
[0065]第三步，将质量为20g的石墨化碳纤维VGCF加入搅拌容器，并搅拌120min，搅拌速率为50rpm。
[0066]第四步，将搅拌后的混合浆料在120°C环境下干燥24小时，然后粉碎为粒度< 1mm的粉体。
[0067]第五步，对所获得的二氧化硅与918混合物粉体料进行热压成型形成坯料，热压成型温度为1100°c，压力7MPa，保压时间75min。
[0068]第六步，将形成的坯料加工成多孔电极。
[0069]按上述方法制备的二氧化硅/碳复合多孔电极:孔隙率43.9%，平均电阻率为0.53 Ω *cm0其微观结构中918颗粒形成连续导电相，二氧化娃分布在918颗粒之间，而石墨化碳纤维VGCF的存在增强了 918颗粒之间的连接，进一步降低了多孔电极的电阻率，该多孔电极电子显微照片如图7所示。该多孔电极的孔径分布曲线如图8所示，从图中可以看到，该多孔电极孔径分布曲线中只存在2个峰。
[0070]实施例5
[0071]一种二氧化硅/碳复合多孔电极及其制备方法，其原料包括二氧化硅与石墨添加剂，二氧化硅在复合材料中质量分数为50%，所述的二氧化硅为:气相法制备的纳米二氧化硅，粒径为30±5nm，纯度彡99.5% ;所述的石墨添加剂为锂离子电池石墨导电剂KS6，D90 为 6 μ m。
[0072]该二氧化硅/碳复合多孔电极的制备方法包括以下步骤:
[0073]第一步，向容积为60L的搅拌容器中加入15kg去离子水，将质量为7.5kg的二氧化石圭分4次加入搅拌容器中，每次加入后搅拌3min,搅拌速率为50rpm ;加入所有二氧化石圭后继续搅拌60min,搅拌速率为50rpm。
[0074]第二步，向搅拌容器中再次加入去离子水15kg，并将质量为7.5kg的KS6分3次加入搅拌容器，每次加入后搅拌3min，搅拌速率为50rpm ;加入所有918后继续搅拌120min，搅拌速率为50rpm。
[0075]第三步，将搅拌后的混合浆料在120°C环境下干燥24小时，然后粉碎为粒度< 1mm的粉体。
[0076]第四步，对所获得的二氧化硅与KS6混合物粉体料进行等静压成型，等静压压力185MPa，保压时间5min。
[0077]第五步，将等静压获得的坯料机加工成尺寸为100X 100X 5mm的纳米二氧化硅/KS6复合多孔电极。
[0078]所得二氧化硅/碳复合多孔电极:孔隙率50.3%，电阻率分布在150-200πιΩ *cm,其微观结构中KS6颗粒形成连续导电相，而二氧化硅分布在KS6颗粒之间，其微观结构如图9所示。从图10的孔径分布曲线中可以看到，曲线中只存在一个峰。
[0079]实施例6
[0080]一种二氧化硅/碳复合多孔电极及其制备方法，其原料包括二氧化硅与石墨添加剂，二氧化硅在复合材料中质量分数为50%，所述的二氧化硅为:气相法制备的纳米二氧化硅，粒径为30±5nm，纯度彡99.5% ;所述的石墨添加剂为锂离子电池石墨导电剂KS6，D90 为 6 μ m。
[0081]该二氧化硅/碳复合多孔电极的制备方法包括以下步骤:
[0082]第一步，向容积为60L的搅拌容器中加入15kg去离子水，将质量为7.5kg的二氧化石圭分4次加入搅拌容器中，每次加入后搅拌3min,搅拌速率为50rpm ;加入所有二氧化石圭后继续搅拌60min,搅拌速率为50rpm。
[0083]第二步，向搅拌容器中再次加入去离子水15kg，并将质量为7.5kg的KS6分3次加入搅拌容器，每次加入后搅拌3min，搅拌速率为50rpm ;加入所有918后继续搅拌120min，搅拌速率为50rpm。
[0084]第三步，将搅拌后的混合浆料在120°C环境下干燥24小时，然后粉碎为粒度< 1mm的粉体。
[0085]第四步，对所获得的二氧化硅与KS6混合物粉体料进行等静压成型，等静压压力185MPa，保压时间5min。
[0086]第五步，将等静压获得的坯料机加工成尺寸100X100X5mm。
[0087]第六步，将加工后的多孔电极在1100°C，氮气气氛下烧结1小时。
[0088]所得二氧化硅/碳复合多孔电极:孔隙率40.03%，平均电阻率83πιΩ.αιι，其微观结构中KS6颗粒形成连续导电相，而二氧化硅分布在KS6颗粒之间，其微观结构如图11所示。从图12的孔径分布曲线中可以看到，曲线中只存在一个峰。
【主权项】
1.一种二氧化硅/碳复合多孔电极，其特征在于:该复合多孔电极由二氧化硅与石墨添加剂复合而成；二氧化硅在该复合多孔电极中所占的质量百分比为30?60%;其微观结构中石墨添加剂颗粒形成连续相，二氧化硅均匀分布在石墨添加剂颗粒间隙中。2.—种二氧化硅/碳复合多孔电极，其特征在于:该复合多孔电极由二氧化硅与石墨添加剂复合而成；二氧化硅在该复合多孔电极中所占的质量百分比为60?90%;其微观结构中二氧化硅形成连续相，石墨添加剂颗粒均匀分布在二氧化硅基体中。3.根据权利要求1所述的二氧化硅/碳复合多孔电极，其特征在于:其孔隙率为30?60%，其电阻率彡5Ω.cm。4.根据权利要求2所述的二氧化硅/碳复合多孔电极，其特征在于:其孔隙率为10?50%，其电阻率彡5Ω.cm。5.根据权利要求1或2所述的二氧化硅/碳复合多孔电极，其特征在于:所述多孔电极的孔隙率分布范围较窄，用压汞法测试的孔径分布曲线中仅存在1?2个峰。6.根据权利要求1或2所述的二氧化硅/碳复合多孔电极，其特征在于:所述的二氧化硅为气相法或共沉淀法生产的二氧化硅，其纯度> 99%。7.根据权利要求1或2所述的二氧化硅/碳复合多孔电极，其特征在于:所述的石墨添加剂为锂离子电池用石墨负极材料、锂离子电池用石墨导电剂、高纯天然石墨以及其他碳、石墨材料的一种或两种以上。8.—种权利要求1?7中任一项所述的二氧化硅/碳复合多孔电极的制备方法，其特征在于:至少包括以下步骤: 第一步:将二氧化硅与分散剂按质量比为(0.10?0.40): 1混合制备成均匀的二氧化硅溶胶； 第二步:将得到的二氧化硅溶胶与石墨添加剂按质量比为(1.5?10): 1混合均匀制成混合浆料； 第三步:将混合浆料在80?120°C环境下干燥12?48小时，然后粉碎成粒度< 1mm的粉体，并将粉体制成成型坯料。9.根据权利要求8所述的二氧化硅/碳复合多孔电极的制备方法，其特征在于:所述分散剂为水、汽油、醇类、酮类或酯类。10.根据权利要求8所述的二氧化硅/碳复合多孔电极的制备方法，其特征在于:所述粉体的成型方法为模压或模灌成型、等静压成型或热压成型。11.根据权利要求10所述的二氧化硅/碳复合多孔电极的制备方法，其特征在于:所述模压成型的压力为0.5?30MPa，保压时间为1?20min。12.根据权利要求10所述的二氧化硅/碳复合多孔电极的制备方法，其特征在于:所述等静压成型的压力为100?200MPa，保压时间为1?20min。13.根据权利要求10所述的二氧化硅/碳复合多孔电极的制备方法，其特征在于:所述热压成型的温度为800?1400°C，压力为5?lOOMPa，保压时间为15?300min。
【专利摘要】本发明公开一种二氧化硅/碳复合多孔电极及其制备方法。该复合多孔电极由二氧化硅与石墨添加剂复合而成，当二氧化硅在该复合多孔电极中所占的质量百分比为30～60％时，其微观结构中石墨添加剂颗粒形成连续相，二氧化硅均匀分布在石墨添加剂颗粒间隙中；当二氧化硅在该复合多孔电极中所占的质量百分比为60～90％时，其微观结构中二氧化硅形成连续相，石墨添加剂颗粒均匀分布在二氧化硅基体中。其制备方法为：将二氧化硅与分散剂混合制备成均匀的二氧化硅溶胶；然后将二氧化硅溶胶与石墨添加剂混合均匀制成混合浆料；再将混合浆料干燥粉碎成粉体，并将粉体制成成型坯料。本发明的二氧化硅/碳复合多孔电极具有高孔隙率的特点，电解后用水浸泡即可粉化，无需破碎。
【IPC分类】H01M4/48, H01M4/131, H01M4/1393, H01M4/133, H01M4/38, H01M4/1391
【公开号】CN105280879
【申请号】CN201410232290
【发明人】王宁, 杨娟玉, 卢世刚, 闫坤, 余章龙, 王晗, 于冰
【申请人】北京有色金属研究总院
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年5月28日