一种硅酸盐电极材料及其制备方法与流程

文档序号:11837446阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种硅酸盐复合电极材料,其特征在于:由硅酸盐Li2MSiO4材料与高导电的碳材料通过化学键合连接,形成具有高活性的复合电极材料,其中M为Fe、Co、Mn或Ni。

2.根据权利要求1所述的硅酸盐复合电极材料,其特征在于:所述化学键合连接具体为,采用有机材料对硅酸盐Li2MSiO4进行表面修饰,然后锚定在碳材料上,通过冷冻干燥和高温热处理,实现硅酸盐Li2MSiO4材料与碳材料的化学键合连接;所述有机材料选自柠檬酸、已二酸、草酸、酒石酸、聚丙烯腈、抗坏血酸、葡萄糖、蔗糖、乳糖、PVP、十二烷基苯磺酸钠、尿素和多巴胺中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的硅酸盐复合电极材料,其特征在于:所述高导电的碳材料选自导电炭黑球形颗粒、碳管、氧化碳管、掺氮碳管、石墨、石墨烯、石墨烯量子点、氧化石墨烯、打孔石墨烯、掺氮石墨烯、碳管阵列和多孔碳中的至少一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的硅酸盐复合电极材料在锂电池的正极或负极材料、电化学反应催化剂中的应用。

5.根据权利要求1-3任一项所述的硅酸盐复合电极材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤,

(a)称取化学剂量比的锂源材料、过渡金属M源材料和硅源材料,均匀分散于乙二醇和水的混合溶剂中,其中M为Fe、Co、Mn或Ni;

(b)将步骤(a)的产物置于反应釜中高温高压反应,获得纳米硅酸盐Li2MSiO4

(c)将步骤(b)制备的纳米硅酸盐Li2MSiO4和高导电的碳材料均匀分散于有机材料溶液中,分散均匀后进行冷冻干燥;

(d)将步骤(c)的产物在指定气氛下高温煅烧,煅烧条件为,以大于2℃/min的速度升温,然后在350℃~1000℃,保温6~20h小时,即获得化学键合的硅酸盐复合电极材料;

所述步骤(c)中,有机材料选自柠檬酸、已二酸、草酸、酒石酸、聚丙烯腈、抗坏血酸、葡萄糖、蔗糖、乳糖、PVP和多巴胺中的至少一种;

所述步骤(d)中,指定气氛为氮气氛、氮氢混合气氛、氩气氛或氩氢混合气氛。

6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述锂源材料为氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂、硫酸锂、氯化锂和碳酸锂中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述过渡金属M源材料为过渡金属Fe源材料,所述过渡金属Fe源材料选自醋酸亚铁、氯化亚铁、草酸亚铁、硝酸铁、碳酸亚铁、乳酸亚铁和硫酸亚铁中的至少一种;

或者,所述过渡金属M源材料为过渡金属Co源材料,所述过渡金属Co源材料选自醋酸钴、氯化钴、草酸钴、硝酸钴、碳酸钴、乳酸钴和硫酸钴中的至少一种;

或者,所述过渡金属M源材料为过渡金属Mn源材料,所述过渡金属Mn源材料选自醋酸锰、氯化锰、草酸锰、硝酸锰、碳酸锰、乳酸锰和硫酸锰中的至少一种;

或者,所述过渡金属M源材料为过渡金属Ni源材料,所述过渡金属Ni源材料选自醋酸镍、氯化镍、草酸镍、硝酸镍、碳酸镍、乳酸镍和硫酸镍中的至少一种。

8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述硅源材料选自正硅酸四乙酯、二氧化硅和正硅酸甲酯中的至少一种。

9.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述高导电的碳材料选自导电炭黑球形颗粒、碳管、氧化碳管、掺氮碳管、石墨、石墨烯、石墨烯量子点、氧化石墨烯、打孔石墨烯、掺氮石墨烯、碳管阵列和多孔碳中的至少一种。

10.根据权利要求5-9任一项所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(b)中,将步骤(a)的产物置于反应釜中高温高压反应的条件为,100℃~400℃,反应1~200小时,压力大小范围为10~100MP。

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