用于制备锂离子电池的炭硅复合负极材料及其制备方法与流程

文档序号:19899223发布日期:2020-02-11 13:39阅读:来源:国知局

技术特征:

1.用于制备锂离子电池的炭硅复合负极材料,其特征在于,所述炭硅复合负极材料的炭源为碳纳米管材料、硅源为纳米晶体硅材料,在纳米晶体硅材料的表面上生成碳纳米管材料;

所述炭硅复合负极材料的循环300次的比容量为1109-1145mah/g,循环300次的容量保持率≥89.65%。

2.根据权利要求1所述的炭硅复合负极材料,其特征在于,所述硅源为粒径20-50nm的纳米晶体硅材料。

3.根据权利要求1所述的炭硅复合负极材料,其特征在于,所述炭硅复合负极材料的循环300次的比容量为1138mah/g,循环300次的容量保持率≥91.23%。

4.用于制备锂离子电池的炭硅复合负极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

s1.将粒径为20-50nm的晶体硅放入质量分数为10-30%的硝酸溶液中酸洗10-30min后,加入到由0.02-0.06mol/l的硝酸银溶液和质量分数为5-10%的氢氟酸组成的沉积银混合溶液中,沉积20-60min,沉积完成后采用去离子水冲洗干净,制备得到沉积银的纳米晶体硅;

s2.将步骤s1中制备的纳米晶体硅加入到由8-10mol/l的氢氟酸、质量分数为5-10%的硝酸溶液和质量分数为15-20%的双氧水组成的腐蚀溶液中,在温度为40-60℃下,腐蚀60-90min后,经去离子水冲洗干净,再采用红外灯进行烘干处理,制备得到纳米多孔硅材料;

s3.将步骤s2中制备的纳米多孔硅材料与聚乙烯醇和超纯水溶液,按照质量比为5-8:3-1:2-1的配比方式,一起置于球磨机中,在500r/min下,球磨3-5h,制备得到硅浆料;

s4.将步骤s3中制备的硅浆料装到铜箔电极集流体上,并置于真空炉内,于80-90℃下,干燥4-5h后,将其放入由质量分数为70%的浓硫酸和质量分数为30%的双氧水按照体积比2:1的比例配制而成的piranha溶液中,煮沸处理30min后,采用超纯水冲洗干净,在氮气气氛下进行干燥,制备得到纳米多孔硅材料电极;

s5.分别取浓度为50mmol/l的fe(no3)3和rucl3溶液各100ul,于小烧杯中混合,加入4.8ml乙二醇和5×10-4的聚乙烯吡咯烷酮,超声混合5min后,在150-180r/min下,逐滴滴加0.2ml含有0.2mol/l氨水的乙二醇溶液,接着在微波炉中以功率2455mhz辐照40-60s,制备得到fe/ru双金属催化剂颗粒;

s6.采用匀胶机以甩膜的方式将步骤s5中制备的fe/ru双金属催化剂颗粒,以400-600r/min的转速,涂覆在步骤s4中制备的纳米多孔硅材料电极的表面上,涂覆时间为10-15min;

将涂覆有fe/ru双金属催化剂颗粒的纳米多孔硅材料电极在585℃下,焙烧40-90min后,置于瓷舟中,放入管式电炉的石英管内,在氩气保护下升温至960-985℃,温度稳定之后关闭氩气,通入流量为180-250sccm的氢气作为活性催化剂,20-35min后通入流量为350-400sccm的甲烷,反应10-25min后,关闭甲烷和氢气,体系在氩气保护下自然降至室温,制备得到炭硅复合负极材料。

5.根据权利要求4所述的炭硅复合负极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤s3中,纳米多孔硅材料与聚乙烯醇和超纯水溶液,按照质量比为7:2:1的配比方式,一起置于球磨机中,在500r/min下,球磨4h。

6.根据权利要求4所述的炭硅复合负极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤s6中,在氩气保护下升温至975℃,温度稳定之后关闭氩气,通入流量为210sccm的氢气作为活性催化剂,28min后通入流量为385sccm的甲烷,反应18min后,关闭甲烷和氢气,体系在氩气保护下自然降至室温。

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