本发明涉及一种电极材料的制备方法，具体涉及一种以合金为还原剂的硅基材料制备方法。
背景技术：
硅储量丰富、储锂容量高，是非常有应用前景的锂离子电池负极材料。但单质硅存在导电性能差，与锂结合后体积膨胀大而使活性物质从电极表面脱落等问题，制约了硅电极材料的推广和应用。目前，科研人员采用导电性好、比表面积大的金属、碳材料和聚合物表面包覆硅，一定程度提高了硅电极材料的电化学性能。
magasinski[magasinskia，dixonp，hertzbergb，kvita，ayalaj，yushing.nat.mater.，2010，9(4)：353-358.]热处理炭黑，采用cvd法将纳米硅沉积炭黑表面，获得硅碳复合材料。该材料显示较好的电化学性能。kummer[kummerm，badillojp，schmitza.jelectrochemsoc，2014，161(1)：a40-a45.]等制备n-si/pani复合材料，该材料显示较好的导电性、柔韧性，有效压制硅在充放电循环中的体积变化。wang[wangx，wenz，liuy，wux.electrochim.acta，2009，54(20)：4662-4667.]等采用机械球磨法复合锂、氧化硅、氧化锡和石墨，获得si-sn-li4sio4/c复合材料。该材料100次循环后的容量大于600mah/g。目前，现有的硅基材料制备工艺存在一定的缺陷。采用机械球磨法制备硅基材料，无法有效实现成分均匀分散；而采用cvd法制备成本太高，高温热还原氧化硅的操作温度高于700℃，能耗太大。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种以合金为还原剂的硅基材料制备方法，克服现有制备技术的缺陷，提高硅电极材料的电化学性能。为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：硅基材料以二氧化硅为前驱体，机械混合合金还原剂和低熔点盐、压块，然后在真空或惰性气氛、150～600℃烧结2～10h；然后盐酸洗涤、水洗，烘干获得硅基材料；二氧化硅为mcm-41，mcm-48，mcm-50，sba-15的一种；合金还原剂为镁合金和铝合金的一种；镁合金为镁铝、镁锂、镁钙、镁钠的一种；铝合金为铝钠、铝锂、铝钙、铝钾的一种；低熔点盐为氯化铝、溴化铝、氯化锌、溴化锌的一种；合金与二氧化硅的摩尔比2～4；低熔点盐与二氧化硅的摩尔比为3～10；一种以合金为还原剂的硅基材料制备方法包括：
1)称量一定质量的合金粉、二氧化硅和低熔点盐，氩气气氛机械球磨1～40h；
其中，合金粉的颗粒尺寸为10纳米～100微米；
2)将步骤1)的产物压制成块，压力范围为2～40吨；
3)将步骤2)的产物放入密闭容器，惰性气氛或真空150～600℃搁置2～10h；然后冷却、粉碎；
4)将步骤3)的产物倒入过量盐酸，处理2～10h；过滤分离、洗涤烘干，获得硅基材料。
本发明提供的硅基材料制备方法，与其它负极材料制备方法相比，具有如下优点：
1)本发明工艺简单、操作方便，有利于工业化生产。
2)采用合金还原剂、低熔点盐与二氧化硅反应，极大降低二氧化硅被还原的温度，降低能耗；
3)本发明专利制备的硅基材料，可直接作为锂离子电池负极材料，也可作中间体进一步处理制备负极材料，也可用于制氢材料，在锂离子电池和便携式氢源等领域具有很好的应用前景。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例，并详细说明如下：
实施例1
一种硅基材料的成分设计为：
mcm-41，1g；镁铝合金，1g；alcl3，8g；
mcm-41，1g；镁锂合金，1g；alcl3，8g；
mcm-41，1g；铝钙合金，1g；alcl3，8g；
一种以合金为还原剂的硅基材料制备方法包括：
1)称量一定质量的合金粉、二氧化硅和氯化铝，氩气气氛机械球磨10h；
其中，合金粉的颗粒尺寸为10纳米～100微米；
2)将步骤1)的产物压制成块，压力范围为10吨；
3)将步骤2)的产物放入密闭容器，惰性气氛或真空300℃搁置5h；然后冷却、粉碎；
4)将步骤3)的产物倒入过量盐酸，处理5h；过滤分离、洗涤烘干，获得硅基材料。
该硅基材料颗粒尺寸细小，呈现多孔结构；用于锂离子电池负极时；100次循环后，0.1c放电容量大于600mah/g.用于便携式制氢材料时，硅粉在70℃0.1c氢氧化钠溶液中氢气产率高于85％。
实施例2
一种硅基材料的成分设计为：
sba-15，1g；铝锂合金，1g；alcl3，8g；
sba-15，1g；镁铝合金，1.5g；alcl3，8g；
sba-15，1g；镁锂合金，2g；alcl3，8g；
一种以合金为还原剂的硅基材料制备方法包括：
1)称量一定质量的合金粉、二氧化硅和氯化铝，氩气气氛机械球磨20h；
其中，合金粉的颗粒尺寸为10纳米～100微米；
2)将步骤1)的产物压制成块，压力范围为8吨；
3)将步骤2)的产物放入密闭容器，惰性气氛或真空250℃搁置5h；然后冷却、粉碎；
4)将步骤3)的产物倒入过量盐酸，处理5h；过滤分离、洗涤烘干，获得硅基材料。
该硅基材料颗粒尺寸细小，呈现多孔结构；用于锂离子电池负极时；100次循环后，0.1c放电容量大于600mah/g.用于便携式制氢材料时，硅粉在70℃0.1c氢氧化钠溶液中氢气产率高于85％。
实施例3
一种硅基材料的成分设计为：
mcm-41，1g；铝锂合金，1g；zncl2，7g；
mcm-41，1g；镁铝合金，1g；albr3，8g；
sba-15，1g；镁锂合金，1g；zncl2，8g；
一种以合金为还原剂的硅基材料制备方法包括：
1)称量一定质量的合金粉、二氧化硅和氯化铝，氩气气氛机械球磨15h；
其中，合金粉的颗粒尺寸为10纳米～100微米；
2)将步骤1)的产物压制成块，压力范围为10吨；
3)将步骤2)的产物放入密闭容器，惰性气氛或真空600℃搁置10h；然后冷却、粉碎；
4)将步骤3)的产物倒入过量盐酸，处理5h；过滤分离、洗涤烘干，获得硅基材料。
该硅基材料颗粒尺寸细小，呈现多孔结构；用于锂离子电池负极时；100次循环后，0.1c放电容量大于600mah/g.用于便携式制氢材料时，硅粉在70℃0.1c氢氧化钠溶液中氢气产率高于85％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。