一种多孔硅复合负极材料及其制备方法与流程

文档序号:12066259阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多孔硅复合负极材料,其特征在于,包括多孔硅基体、复合在所述多孔硅基体表面的第一导电材料层,以及复合在所述第一导电材料层表面的纳米硅基材料。

2.根据权利要求1所述的多孔硅复合负极材料,其特征在于,还包括复合在所述纳米硅基材料表面的第二导电材料外层。

3.根据权利要求2所述的多孔硅复合负极材料,其特征在于,所述多孔硅基体为多孔硅颗粒;

所述纳米硅基材料包括纳米硅颗粒和纳米导电材料的混合物、纳米含氧硅颗粒和纳米导电材料的混合物和纳米硅颗粒中的一种或多种;

所述纳米硅基材料与所述多孔硅基体的质量比为(1~2):(3~12)。

4.根据权利要求2所述的多孔硅复合负极材料,其特征在于,所述第一导电材料包括导电碳材料、导电碳材料和合金材料的混合物或合金材料;

所述第一导电材料与所述多孔硅基体的质量比为1:(3~12);

所述第二导电材料包括导电碳材料、导电碳材料和合金材料的混合物或合金材料;所述第二导电材料与所述多孔硅基体的质量比为1:(3~12);

所述合金材料包括金属元素合金和/或金属元素与非金属元素合金。

5.根据权利要求4所述的多孔硅复合负极材料,其特征在于,所述导电碳材料包括石墨烯、碳纳米管、碳纳米线、碳纤维、导电石墨、纳米石墨、裂解碳和导电炭黑中的一种或多种。

6.一种多孔硅复合负极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)采用第一导电材料前驱体对多孔硅基体进行包覆,然后在400~1600℃处理5~10小时,得到第一前驱体;

所述第一导电材料前驱体包括导电碳材料前驱体、导电碳材料前驱体和合金材料前驱体的混合物或合金材料前驱体;

所述包覆包括乳化包覆、液相包覆、气相包覆或固相包覆;

(2)将第一前驱体与纳米硅基原料进行复合,然后在400~1600℃处理5~10小时,得到多孔硅复合负极材料;

所述纳米硅基原料包括硅源,或硅源和其他原料的混合物;所述其他原料包括纳米导电材料和/或导电碳材料前驱体;

所述复合包括乳化复合、液相复合、气相复合或固相复合。

7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,对所述多孔硅复合负极材料再次进行包覆处理;

所述包覆处理为:采用第二导电材料前驱体对多孔硅复合负极材料进行包覆,然后在400~1500℃处理5~10小时;

所述第二导电材料前驱体包括导电碳材料前驱体、导电碳材料前驱体和合金材料前驱体的混合物或合金材料前驱体;

所述包覆包括乳化包覆、液相包覆、气相包覆或固相包覆;

所述多孔硅复合负极材料与第二导电前驱体的质量比为(5~10):1。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法,其特征在于,所述导电碳材料前驱体包括蔗糖、葡萄糖、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛、甲烷和乙烯中的一种或多种;

所述合金材料前驱体包括铁盐、铝盐、锡盐、铜盐、钛盐、三氧化二铝、二氧化锡、二氧化钛和氧化铜中的一种或多种;

所述硅源包括SiH4、Si2H6、Si3H8、SiCl4、SiHCl3、Si2Cl6、SiH2Cl2和SiH3Cl中的一种或多种。

9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中包覆具体为:

将多孔硅与第一导电材料前驱体在溶剂中搅拌分散或溶解,然后喷雾干燥,得到包覆产物;

所述多孔硅与第一导电前驱体的质量比为(1~2):(1~5);所述溶剂为水、乙醇、甲醛和甲苯中的一种或多种;

或者为:

将多孔硅与第一导电材料前驱体混合球磨5~24h,得到包覆产物;所述多孔硅与第一导电前驱体的质量比为(1~2):(1~5);

或者为:

将多孔硅在500~1500℃下通入惰性气体和第一导电材料前驱体,然后自然冷却到室温,得到包覆产物;所述多孔硅与第一导电前驱体的质量比为(1~2):(1~5);惰性气体包括氮气和/或氩气;

或者为:

将多孔硅与第一导电材料前驱体混合球磨5~24h,然后在500~1500℃下通入惰性气体和还原性气体5~20h,自然冷却至室温,得到包覆产物;所述多孔硅与第一导电前驱体的质量比为(1~2):(1~5);所述惰性气体包括氮气和/或氩气;所述还原性气体包括氢气和/或氨气;

或者为:

将多孔硅和第一导电材料前驱体分散于含有乳化剂的溶剂中,在10~100℃下搅拌5~20h,然后离心得到包覆产物;所述多孔硅与第一导电前驱体的质量比为(1~2):(1~5);所述乳化剂包括聚乙二醇辛基苯基醚、司盘系列和吐温系列乳化剂中的一种或多种。

10.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中复合具体为:

将第一前驱体与纳米硅基原料在溶剂中搅拌分散,然后喷雾干燥,得到复合产物;所述第一前驱体与纳米硅基原料的质量比为(1~2):(1~5);所述溶剂为水、乙醇、甲醛和甲苯中的一种或多种;

或者为:

将第一前驱体与纳米硅基原料混合球磨5~24h,得到复合产物;所述第一前驱体与纳米硅基原料的质量比为(1~2):(1~5);

或者为:

将第一前驱体在500~1500℃下通入惰性气体和纳米硅基原料,然后自然冷却到室温,得到复合产物;所述第一前驱体与纳米硅基原料的质量比为(1~2):(1~5);所述惰性气体包括氮气和/或氩气;

或者为:

将第一前驱体与纳米硅基原料分散于含有乳化剂的溶剂中,在10~100℃下搅拌5~20h,然后离心得到复合产物;所述第一前驱体与纳米硅基原料的质量比为(1~2):(1~5);所述乳化剂包括聚乙二醇辛基苯基醚、司盘系列和吐温系列乳化剂中的一种或多种。

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