效率82% (扣式电池组装及测试同实例I)。
[0024]实施例5:
将清洗后的稻壳置于烘箱中，100°c条件下烘烤12h。称取干燥后稻壳1000g，浸泡于5000mL浓度为6mol/L的盐酸中，浸泡3h后，用去离子水清洗直至pH为6_7，将酸洗后的稻壳置于烘箱中，100°c条件下烘烤12h。将酸化并干燥后稻壳在空气气氛下，700°C热解3h后，得到二氧化硅白色粉末。准确称取二氧化硅100g、铝粉100g，均匀混合后，在箱式气氛炉里烧结，气氛为5%氢气与95%氩气的混合气体，以10°C /min升温速率加热至1100°C，保温12h。将烧结后材料浸泡于100mL浓度为6mol/L的盐酸中，浸泡3h后，用去离子水清洗直至pH为6-7，100°C条件下真空烘烤12h后得到纳米级多孔硅黄色粉末。称取7.0g多孔娃、0.4g碳纳米管、1.6gKS-6、0.5g聚乙稀亚胺氯化十二烧基二甲基节基胺、0.5g葡萄糖、去离子水10mL于100mL球磨灌中，球磨转速300r/min，球磨30h后喷雾干燥，在氮气保护下，对喷雾干燥后物质进行高温烧结处理，升温速率10°C /min，烧结温度为1100°C，烧结时间为5h，称取烧结后物质2g，中间相炭微球Sg，在V型机中混合4h后得到硅-碳复合材料。
[0025]其充放电容量分别是465mAh/g，首次效率82% (扣式电池组装及测试同实例I)。
[0026]实施例6:
将清洗后的稻壳置于烘箱中，100°C条件下烘烤12h。称取干燥后稻壳1000g，浸泡于5000mL浓度为6mol/L的盐酸中，浸泡3h后，用去离子水清洗直至pH为6_7，将酸洗后的稻壳置于烘箱中，100°c条件下烘烤12h (酸化后稻壳TG测试见附图1)。将酸化并干燥后稻壳在空气气氛下，700°C热解3h后，得到二氧化硅白色粉末。准确称取二氧化硅100g、铝粉100g，均勾混合后，在箱式气氛炉里烧结，气氛为5%氢气与95%氩气的混合气体，以10°C /min升温速率加热至1100°C，保温12h。将烧结后材料浸泡于100mL浓度为6mol/L的盐酸中，浸泡3h后，用去离子水清洗直至pH为6-7，100°C条件下真空烘烤12h后得到纳米级多孔硅黄色粉末。称取7.0g多孔硅、0.4g碳纳米管、1.6gKS-6、0.5g十六烷基三甲基溴化铵、0.5g聚乙稀醇、乙二醇10mL于100mL球磨灌中，球磨转速300r/min，球磨30h后喷雾干燥，在氮气保护下，对喷雾干燥后物质进行高温烧结处理，升温速率10°c /min，烧结温度为1100°C，烧结时间为5h，称取烧结后物质1.5g，中间相炭微球8.5g，在V型机中混合4h后得到娃-碳复合材料。
[0027]其充放电容量分别是442mAh/g，首次效率84% (扣式电池组装及测试同实例I)。
【主权项】
1.一种锂离子电池硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤依次为: 步骤I)将稻壳进行水洗以除去表面杂质，干燥后进行酸洗以除去其中的碱金属杂质，随后用水洗涤至PH为6-7，干燥；酸处理稻壳在空气中进行热解，以分解其中的木质素、纤维素和纤维素衍生糖等有机物，得到热解生物二氧化硅产物； 步骤2)将步骤I)所得二氧化硅与还原剂按一定比例混合，在混合气体的保护下进行高温还原反应；将所得还原产物进行酸洗，然后用水洗涤至PH为6-7，抽滤干燥，得到纳米级多孔硅材料； 步骤3)将步骤2)所得纳米级多孔硅材料与导电剂、分散剂、碳源、球磨助剂按一定比例球磨均匀分散，喷雾干燥后在惰性气氛保护下高温烧结，得到多孔硅与导电剂碳包覆复合材料； 步骤4)将步骤3)所得多孔硅与导电剂碳包覆复合材料、石墨材料按一定比例复合，得到娃-碳复合材料。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中纳米级多孔硅材料、导电剂、分散剂、碳源、球磨助剂的质量比为50-70:20-30:5-10:5-10:1000，采用球磨分散，球磨转速 300r/min，球磨时间 10_50h。
3.如权利要求1所述的一种锂离子电池硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中多孔硅与导电剂碳包覆复合材料与石墨材料采用V型机混合，混合时间2-4h，多孔硅与导电剂碳包覆复合材料与石墨材料质量比为10-20:80-90，石墨材料选择中间相碳微球、天然石墨、人造石墨中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种锂离子电池硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3 )中导电剂为纤维状导电剂与颗粒状导电剂复合物，纤维状导电剂为碳纳米管与导电碳纤维中的一种或2种，颗粒状导电剂为乙炔黑、SP碳、KS-6、SFG-6中的一种或多中，其中纤维状导电剂与颗粒状导电剂的质量比为10-20:80-90。
5.如权利要求1所述的一种锂离子电池硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中还原剂为镁粉、铝粉中的一种，二氧化硅与还原剂摩尔比为1:2-3，混合气体为氢气与氩气或氦气的混合气体，升温速率3-10°C /min，烧结温度为500-1100°C，烧结时间为5-24h ;酸洗所用酸是盐酸、氢氟酸、硝酸、硫酸中的一种或多种，浓度为l-12mol/L，酸洗时间为l_5h，干燥温度100°C，干燥时间12h。
6.如权利要求1所述的一种锂离子电池硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤I)中酸洗所用酸是盐酸、氢氟酸、硝酸、硫酸中的一种或多种，浓度为l-12mol/L，酸洗时间为l_5h，热解温度为500-900°C，热解时间为2-4h，干燥温度100°C，干燥时间12h。
7.如权利要求2所述的一种锂离子电池硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中分散剂为聚醚酰亚胺、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯亚胺氯化十二烷基二甲基苄基胺中的一种或多种。
8.如权利要求2所述的一种锂离子电池硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中碳源为沥青、聚乙烯醇、葡萄糖、蔗糖中的一种或多种。
9.如权利要求2所述的一种锂离子电池硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中球磨助剂为水、乙醇、乙二醇中的一种或多种。
10.如权利要求2所述的一种锂离子电池硅-碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中烧结升温速率3-10°C /min，烧结温度为700-1100°C，烧结时间为5_24h，烧结气氛为氮气、氩气、氦气中的一种或多种。
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子电池硅-碳复合材料的制备方法。本发明通过生物源获得多孔二氧化硅，采用金属热反应获得纳米级多孔硅，由纳米级多孔硅、导电剂、石墨材料制备硅-碳复合材料，其中导电剂采用纤维状导电剂与颗粒状导电剂的复合，纳米级多孔硅与导电剂均匀分散并被无定形碳包覆在一起形成复合颗粒，复合颗粒在与石墨材料复合得到最终产品硅-碳复合材料，复合材料粒径为1um-50um，孔径为1nm-1um，比表面积为2-50m2/g。所得硅-碳复合材料导电性和机械性能得到改善，具有优异的倍率性能及循环性能。
【IPC分类】H01M4-1395, H01M4-131, H01M4-133, H01M4-62, H01M4-134, H01M4-1393, H01M4-1391
【公开号】CN104577045
【申请号】CN201410794825
【发明人】褚相礼, 杨建锋, 黄雨生
【申请人】江西正拓新能源科技股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月20日