专利名称：制备碳纤维-硅纳米线负极材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备，具体是一种制备碳纤维一硅纳米线负极材料的方法。
背景技术：
硅负极材料作为锂离子电池的负极材具有比容量高、充放电电位低、较高的质量与体积比能量、价格便宜资源丰富，与环境友好的优点。但其存在以下缺点1、导电性较差； 2、该材料在充放电过程中伴随着较大的体积变化，导致材料的循环寿命较短。发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高锂离子电池的负极材料的循环性、延长寿命、提高材料导电性的制备碳纤维-硅纳米线负极材料的方法。
本发明的制备碳纤维-硅纳米线负极材料的方法包括以下步骤
步骤一，硅纳米线负极材料的制备，先将硅片用丙酮超声清洗后烘干，然后在其表面真空蒸镀金一层5 - 10纳米厚的金膜；在管式炉内通入氩/氢气混合气，然后置入镀金膜后的硅片，氩/氢气混合气气流量设定范围为O. 02 - O. 04m3/h，管式炉升温至700 — 800°C，保温3 - 4小时，然后，将管式炉降温至450 — 550°C，然后通入硅烷气体，气流量设定范围为O. 02 - O. 04m3/h，沉积时间为1. 5 — 2. 5小时，随炉冷却至室温，将硅片取出，可以得到一层硅纳米线；
步骤二，球磨法制备碳纤维-硅纳米线复合材料，将步骤一得到的硅纳米线与碳纳米纤维按1:1的摩尔比配制，再按照1:1. 5 —1. 35的质量比与聚氨酯球一起置于三维混合罐中混合,球磨3 — 6h后，得到碳纤维-硅纳米线复合材料。
本发明方法制备的碳纤维-硅纳米线复合材料作为锂离子电池的负极材料，具有以下的优点1、纳米级硅颗粒较小，比表面积大，可以提高材料的循环稳定性。2、该材料表面均匀分散在碳基体中，提高了材料的导电性。
具体实施方式
本发明方法的实施例经过以下步骤
一、硅纳米线负极材料的制备
先将硅片用丙酮超声清洗15分钟，于鼓风干燥箱50°C烘干，然后在其表面真空蒸镀金一层8纳米厚的金膜；将镀金膜后的硅片置入管式炉前，炉内通入氩/氢气混合气至少30分钟，然后置入镀金膜后的硅片，此时，氩/氢气混合气气流量设定范围为O. 02 -O. 04m3/h，管式炉升温至750°C，保温3小时，然后，将管式炉降温至500°C，然后通入硅烷气体，气流量设定范围为O. 02 - O. 04m3/h，沉积时间为2小时，随炉冷却至室温，将硅片取出， 可以得到一层硅纳米线。
二、球磨法制备碳纤维-硅纳米线复合材料
将步骤一得到的硅纳米线与碳纳米纤维按1:1的摩尔比配制，再将两者总量与聚氨酯球按照1:1. 4的质量比一起置于三维混合罐中混合(转速为450r/min，球磨周期为 30min),球磨3 — 6h后，得到碳纤维-娃纳米线复合材料。
本发明实施例获得的碳纤维-硅纳米线负极材料的性能参数检测结果如下
1、硅纳米线粒径为50 - 100纳米；
2、用金属锂做参考电极 ，放电的平均电压在O. 8V左右；
3,2. 5V扣电O. 2C初次放电容量约1700mAh/g，50周放电循环以后还保有初次容量的80%左右。
权利要求
1.一种制备碳纤维-硅纳米线负极材料的方法，其特征是包括以下步骤，步骤一，硅纳米线负极材料的制备，先将硅片用丙酮超声清洗后烘干，然后在其表面真空蒸镀金一层5 - 10纳米厚的金膜；在管式炉内通入氩/氢气混合气，然后置入镀金膜后的硅片，氩/氢气混合气气流量设定范围为O. 02 - O. 04m3/h，管式炉升温至700 — 800°C, 保温3 — 4小时，然后，将管式炉降温至450 - 550°C，然后通入硅烷气体，气流量设定范围为O. 02 — O. 04m3/h，沉积时间为1. 5 — 2. 5小时，随炉冷却至室温，将硅片取出，可以得到一层娃纳米线；步骤二，球磨法制备碳纤维-硅纳米线复合材料，将步骤一得到的硅纳米线与碳纳米纤维按1:1的摩尔比配制，再按照1:1. 5 —1. 35的质量比与聚氨酯球一起置于三维混合罐中混合，球磨3 — 6h后，得到碳纤维-硅纳米线复合材料。
全文摘要
本发明涉及一种制备碳纤维－硅纳米线负极材料的方法。其步骤是一、硅纳米线负极材料的制备，先在硅片表面真空蒸镀金一层5－10纳米厚的金膜；在管式炉内通入氩/氢气混合气后置入镀金膜后的硅片，管式炉升温至700－800℃，保温3－4小时，然后降温至450－550℃，通入硅烷气体，沉积时间为1.5－2.5小时，随炉冷却至室温，得到一层硅纳米线；二、球磨法制备碳纤维-硅纳米线复合材料，将步骤一得到的硅纳米线与碳纳米纤维按1∶1的摩尔比配制，再与聚氨酯球一起置于三维混合罐中混合，得到碳纤维-硅纳米线复合材料。本发明方法制备的负极材料可以提高材料的循环稳定性；材料表面均匀分散在碳基体中，提高了材料的导电性。
文档编号B82Y30/00GK103000865SQ201210473878
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者崔立峰, 杜莉莉, 王辉, 杨克涛 申请人:江苏科捷锂电池有限公司