一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法与流程

本发明属于新能源新材料领域，具体涉及一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法。

背景技术：

1、锂电池近几年蓬勃发展，消费者对锂电池的能量密度要求不断革新，使得发展新的材料迫在眉睫。2022年5月21日特斯拉推出的4680圆柱电池明确搭配硅基负极，掀起了硅基负极产业化的新浪潮。硅(si)作为主要阳极材料，由于其超高的理论比容量(3580mah g-1)和较低的析锂电位(0.4v li/li+)，可以显著提高锂离子电池的能量密度。然而，si在合金化/脱合金过程中超过400％的巨大体积变化导致si基阳极开裂、粉碎和剥落，最终导致严重的容量退化，严重阻碍了其在锂电池中的实际应用。因此，迫切需要探索一种新的、无模板的合成方法，以获得最优的siox/c中空复合材料，在超尺度上均匀分散碳和siox组分，实现高锂离子存储性能。

技术实现思路

1、本发明是为了解决硅氧材料的导电性差及电化学循环中体积膨胀带来不良影响的问题，而提供一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法。

2、本发明一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法按以下步骤进行：

3、一、将新鲜竹子切成竹段，在烘箱中烘干，然后煅烧，球磨，过筛得到竹炭粉末；

4、二、将竹炭粉末分散在去离子水中，再向去离子水中加入醛类，水浴加热，得到反应液；所述竹炭粉末的质量与去离子水的体积比为1g:(33～2000)ml；所述竹炭粉末与醛类的质量为1:0.05～12；

5、三、将3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到反应液中持续反应，反应完成后将产物进行过滤、洗涤；所述3-氨丙基三乙氧基硅烷与去离子水的体积比为1:33～2000；

6、四、对产物进行干燥，煅烧，得到生物碳包覆硅氧负极材料。

7、本发明的有益效果：

8、本发明以鲜竹子制备多孔的竹炭材料，在竹炭材料的孔中对苯二甲醛与3-氨丙基三乙氧基硅烷脱水缩合反应，经过高温煅烧后原位生成了纳米siox材料。制备出的siox材料能均匀附着在竹炭孔隙中，粒径约为50nm。纳米材料更有利于发挥其电化学性能。竹炭材料不仅能增强siox材料的导电性，而且在电池循环过程中，竹炭孔隙能限制siox的体积膨胀，极大改善siox材料的长循环性能与倍率循环性能。本发明以液相法制备的纳米siox，适用于锂离子电池负极材料，而且与竹炭复合，能增强电池循环性能。

技术特征：

1.一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法，其特征在于生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法，其特征在于步骤一中烘箱温度为100℃，时间为2h。

3.根据权利要求1所述的一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法，其特征在于步骤一中煅烧气氛为氮气、氩气、氮气与氩气的组合；煅烧的温度为700～900℃、时间为2～8h。

4.根据权利要求1所述的一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法，其特征在于步骤一中球磨转速为200～400rpm，时间为2～8h，过筛的目数为200～500目。

5.根据权利要求1所述的一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法，其特征在于步骤二中分散为超声分散，时间为10～60min。

6.根据权利要求1所述的一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法，其特征在于步骤二中竹炭粉末的质量为0.5g，去离子水的体积为200ml；步骤二中醛类的质量为1g。

7.根据权利要求1所述的一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法，其特征在于步骤二中醛类为对苯二甲醛或戊二醛。

8.根据权利要求1所述的一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法，其特征在于步骤二中水浴温度为50～80℃，加热时间为0.5～2h。

9.根据权利要求1所述的一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法，其特征在于步骤三中3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量为1ml，反应时间为0.5～2h。

10.根据权利要求1所述的一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法，其特征在于步骤四中煅烧的温度为700～900℃，时间为2～8h。

技术总结
一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法。本发明属于新能源新材料领域，具体涉及一种生物碳包覆硅氧负极材料的制备方法。本发明是为了解决硅氧材料的导电性差及电化学循环中体积膨胀带来不良影响的问题。方法是以对苯二甲醛与3‑氨丙基三乙氧基硅烷为原料，在多孔竹炭中均匀合成SiOx/C材料。在煅烧过程中，多余的对苯二甲醛碳化包覆在SiOx/C表面，增强导电性，并且创新地以多孔竹炭为载体，孔隙能限制材料的体积膨胀，防止过大的膨胀导致的粉化与脱落，增强了SiOx/C材料的长循环及大倍率的电化学性能，能更好地应用在锂离子电池中。本发明适用于电池级的SiOx/C材料。

技术研发人员：魏利,伍思泳,魏东,李春颖,骆尔铭,欧阳嘉,张昕昕,卢倩
受保护的技术使用者：华辰环保能源（广州）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10