一种用于锂电池负极的硅复合材料及其制备方法与流程

文档序号:12275572阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于锂电池负极的硅复合材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤一:将有机硅酸盐、无机硅酸盐、聚乙烯醇与水按质量比为1:(0.3-1):(0.1-0.2):(3-7)混合,得到第一混合物,向所述第一混合物中滴加酸溶液调节其pH为3-6,得到二氧化硅粗溶液;

步骤二:将所述二氧化硅粗溶液进行离心提纯,然后加入单质纳米硅粉,得到第二混合物,向所述第二混合物种滴加氨水溶液调节其pH为7-9,随后进行超声分散,得到纳米硅单质/二氧化硅混合溶胶前驱体,其中,所述单质纳米硅粉末与所述机硅酸盐的质量比为 1:(5-20),所述纳米硅单质的粒径为30 nm- 80 nm;

步骤三:将所述纳米硅单质/二氧化硅混合溶胶前驱体在50℃-80℃条件下保温20min-40min,得到半干状纳米硅单质/二氧化硅混合凝胶;

步骤四:将聚氨酯纳米粒子、发泡剂、聚合物乳液、氟碳表面活性剂在1500-2500rpm转速条件下乳化30min-40min,得到发泡组合物;

步骤五:将所述发泡组合物与所述半干状纳米硅单质/二氧化硅混合凝胶混合,然后在常压、100℃-120℃温度下加热发泡,得到纳米硅单质/二氧化硅气凝胶,经细化分级得到用于锂电池负极的硅复合材料。

2.根据权利要求1所述.一种用于锂电池负极的硅复合材料的制备方法,其特征在于:所述有机硅酸盐包括甲基硅酸钠或甲基硅酸钾;所述无机硅酸盐包括硅酸钠或硅酸钾。

3.根据权利要求1所述.一种用于锂电池负极的硅复合材料的制备方法,其特征在于:所述酸溶液为盐酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、草酸、醋酸或柠檬酸中的任一种。

4.根据权利要求1所述.一种用于锂电池负极的硅复合材料的制备方法,其特征在于:所述酸溶液的质量浓度为5%-15%,所述氨水溶液的质量浓度为5%-15%。

5.根据权利要求1所述.一种用于锂电池负极的硅复合材料的制备方法,其特征在于:所述发泡剂包括偶氮二甲酰胺、4,4’-氧代双苯磺酰肼、苯磺酰肼、对甲苯磺酰肼、N,N’-二亚硝基五次甲基四胺、碳酸氢铵中的任一种;所述聚合物乳液为丙烯酰胺、丙烯酸钾、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸中的任一种;所述氟碳表面活性剂为N,N-二羟乙基全氟烷基酰胺、全氟辛酸氨、全氟己酸氨、全氟烷基甜菜碱、全氟烷基聚醚和全氟烷基聚氧乙烯醚中的任一种。

6.根据权利要求1所述.一种用于锂电池负极的硅复合材料的制备方法,其特征在于:所述聚氨酯纳米粒子、发泡剂、聚合物乳液、氟碳表面活性剂的质量比为0.01:(5-8):(0.5-1):(0.02-0.05)。

7.根据权利要求1所述.一种用于锂电池负极的硅复合材料的制备方法,其特征在于:所述发泡组合物与所述半干状纳米硅单质/二氧化硅混合凝胶的质量比为 1:(80-95)。

8.根据权利要求1所述.一种用于锂电池负极的硅复合材料的制备方法,其特征在于:在步骤五中,进行加热发泡前,还包括真空静置的步骤,所述真空静置的具体步骤为,将所述发泡组合物与所述半干状纳米硅单质/二氧化硅混合凝胶混合,然后在真空条件下静置10min-15min。

9.一种用于锂电池负极的硅复合材料,其特征在于:由权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的用于锂电池负极的硅复合材料,其结构为纳米硅单质镶嵌在二氧化硅气凝胶的微孔中形成的三维网络结构。

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