權(quán)利要求書: 1.一種鋰離子電池用復(fù)合硅碳
負(fù)極材料的制備方法,其特征在于,通過對硅氧SiOx粉體混入碳源及普魯士藍(lán)進(jìn)行煅燒包覆處理,得到一種改性的
硅碳負(fù)極材料,普魯士藍(lán)煅燒可轉(zhuǎn)化為1D
碳納米管/2D
石墨烯片/Fe3C,包括以下步驟:(1)將SiOx放入振動(dòng)磨碎機(jī)中進(jìn)行研磨;
(2)將碳源與普魯士藍(lán)按比例放入硅氧粉體中,碳源、普魯士藍(lán)與SiOx的混合比例為(1?3):(2?3):100,在振動(dòng)磨碎機(jī)中進(jìn)行預(yù)混,得到分散均勻的前驅(qū)體;
(3)將步驟(2)所得前驅(qū)體放入管式爐中,通入氮?dú)獗Wo(hù)氣氛,進(jìn)行煅燒;煅燒溫度為
800?1000℃,保溫2小時(shí);
(4)將煅燒后的粉體再次放入振動(dòng)磨碎機(jī)中分散,得到復(fù)合硅碳負(fù)極粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池用復(fù)合硅碳負(fù)極材料的制備方法,其特征在于,步驟(1)所述SiOx的粒徑為2?6微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池用復(fù)合硅碳負(fù)極材料的制備方法,其特征在于,步驟(2)所述的碳源為殼聚糖,石墨,瀝青中的一種或組合。
說明書: 一種鋰離子電池用復(fù)合硅碳負(fù)極材料的制備方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種鋰離子電池用復(fù)合硅碳負(fù)極材料的制備方法。背景技術(shù)[0002] 近年來,鋰離子電池作為綠色清潔新能源已被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電源和電動(dòng)汽車上。隨著新能源電動(dòng)汽車需求的不斷增長,對鋰離子電池提出更高倍率的充放電等要求,提出了新的需求。為了提升鋰離子電池的
電化學(xué)性能,與之匹配的負(fù)極材料也有待進(jìn)一步開發(fā)。[0003] 負(fù)極材料作為鋰離子電池的重要組成部分,也是鋰離子電池進(jìn)一步研發(fā)的重點(diǎn)。目前,石墨類負(fù)極材料是當(dāng)前商業(yè)化應(yīng)用規(guī)模最大的負(fù)極材料,但其能量密度較低,不能滿足鋰離子電池及其應(yīng)用領(lǐng)域的飛速發(fā)展,對于高能量密度材料的需求使我們著眼于開發(fā)新型的大倍率負(fù)極材料。
[0004] 近年來,由于其特殊的物理化學(xué)性質(zhì),普魯士藍(lán)衍生的
納米材料被廣泛地應(yīng)用在能源領(lǐng)域當(dāng)中,包括鋰離子電池、
液流電池、燃料電池、
鈉離子電池、超級電容器、電催化等諸多領(lǐng)域。由于在
儲能領(lǐng)域表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能,這類納米材料受到了能源領(lǐng)域研究者們的廣泛關(guān)注。發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明目的在于提供一種鋰離子電池用復(fù)合硅碳負(fù)極材料的制備方法。[0006] 本發(fā)明目的通過以下方案實(shí)現(xiàn):一種鋰離子電池用復(fù)合硅碳負(fù)極材料的制備方法,通過對硅氧(SiOx)粉體混入碳源及普魯士藍(lán)進(jìn)行煅燒包覆處理,得到一種改性的硅碳負(fù)極材料,包括以下步驟:[0007] (1)將SiOx放入振動(dòng)磨碎機(jī)中進(jìn)行研磨,得到合適粒度的硅氧粉體;[0008] (2)將碳源與普魯士藍(lán)按比例放入硅氧粉體中,碳源、普魯士藍(lán)與SiOx的混合比例為(1?3):(2?3):100,在振動(dòng)磨碎機(jī)中進(jìn)行預(yù)混,得到分散均勻的前驅(qū)體;[0009] (3)將步驟(2)所得前驅(qū)體放入管式爐中,通入氮?dú)獗Wo(hù)氣氛,進(jìn)行煅燒;[0010] (4)將煅燒后的粉體再次放入振動(dòng)磨碎機(jī)中分散,得到復(fù)合硅碳負(fù)極粉體。[0011] 其中,步驟(1)所述SiOx的粒徑為2?6微米。[0012] 步驟(2)所述的碳源為殼聚糖,石墨,瀝青中的一種或組合。[0013] 步驟(3)所述的煅燒溫度為800?1000℃。[0014] 本發(fā)明提出了一種鋰離子電池用復(fù)合硅碳負(fù)極材料的制備方法,提供一種制備工藝簡單,流程短,可操作性強(qiáng)的3D多孔結(jié)構(gòu)的硅碳負(fù)極材料制備方法。在氮?dú)夥諊?,普魯士藍(lán)煅燒可轉(zhuǎn)化為1D碳納米管/2D石墨烯片/Fe3C,可以提高電子導(dǎo)電率,減小穿梭效應(yīng),且3D多孔結(jié)構(gòu)有利于電解液的滲透和擴(kuò)散,碳源經(jīng)煅燒后在硅氧顆粒表面形成包覆層抑制體積膨脹造成的容量衰減,使材料倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性顯著改善。
附圖說明[0015] 圖1為實(shí)施例1倍率循環(huán)圖,為設(shè)置倍率0.2C,0.3C,0.5C,1C,3C和5C,每個(gè)倍率下循環(huán)5次所得曲線;[0016] 圖2為實(shí)施例1循環(huán)圖:為電池以0.2C充電,0.1C放電條件下所得循環(huán)曲線。具體實(shí)施方式[0017] 下面通過具體實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述,這些描述僅僅是解釋本發(fā)明,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受限于這些實(shí)施例。[0018] 實(shí)施例1[0019] 一種鋰離子電池用復(fù)合硅碳負(fù)極材料,通過對硅氧(SiOx)粉體混入碳源及普魯士藍(lán)進(jìn)行煅燒包覆處理,得到一種改性的硅碳負(fù)極材料,按以下步驟制備:[0020] (1)將工業(yè)用SiOx放入振動(dòng)磨碎機(jī)中進(jìn)行研磨30min,得到粒度為2?6微米的硅氧粉體;[0021] (2)將碳源瀝青與普魯士藍(lán)放入硅氧粉體中,混合質(zhì)量比為1:1:100,在振動(dòng)磨碎機(jī)中預(yù)混5min,得到分散均勻的前驅(qū)體;[0022] (3)將步驟(2)所得前驅(qū)體放入管式爐中,通入氮?dú)獗Wo(hù)氣氛,進(jìn)行煅燒,升溫速率為5℃/min,煅燒溫度為850℃,保溫2小時(shí);[0023] (4)將煅燒后的粉體再次放入振動(dòng)磨碎機(jī)中分散5min,得到復(fù)合硅碳負(fù)極粉體。將所得負(fù)極粉體裝成扣式半電池,進(jìn)行電性能測試:[0024] 設(shè)置倍率0.2C,0.3C,0.5C,1C,3C和5C,每個(gè)倍率下循環(huán)5次所得曲線如圖1所示,材料在小倍率和大倍率充放電都表現(xiàn)出穩(wěn)定的比容量,倍率性能良好。[0025] 電池以0.2C充電,0.1C放電條件下所得循環(huán)曲線如圖2所示,初始比容量高,達(dá)到1376mAh/g,在循環(huán)過程中,比容量衰減不明顯,循環(huán)100次后容量保持為1343mAh/g,容量保持率97.6%,循環(huán)性能優(yōu)良。
[0026] 實(shí)施例2[0027] 一種鋰離子電池用復(fù)合硅碳負(fù)極材料,與實(shí)施例1近似,按以下步驟制備:[0028] (1)將工業(yè)用SiOx放入振動(dòng)磨碎機(jī)中進(jìn)行研磨30min,得到粒度為2?6微米的硅氧粉體;[0029] (2)將碳源瀝青與普魯士藍(lán)放入硅氧粉體中,混合質(zhì)量比為1:1.5:100,在振動(dòng)磨碎機(jī)中預(yù)混5min,得到分散均勻的前驅(qū)體;[0030] (3)將步驟(2)所得前驅(qū)體放入管式爐中,通入氮?dú)獗Wo(hù)氣氛,進(jìn)行煅燒,升溫速率為5℃/min,煅燒溫度為900℃,保溫2小時(shí);[0031] (4)將煅燒后的粉體再次放入振動(dòng)磨碎機(jī)中分散5min,得到復(fù)合硅碳負(fù)極粉體。[0032] 實(shí)施例3[0033] 一種鋰離子電池用復(fù)合硅碳負(fù)極材料,與實(shí)施例1近似,按以下步驟制備:[0034] (1)將工業(yè)用SiOx放入振動(dòng)磨碎機(jī)中進(jìn)行研磨30min,得到粒度為2?6微米的硅氧粉體;[0035] (2)將碳源殼聚糖與普魯士藍(lán)放入硅氧粉體中,混合質(zhì)量比為2:2:100,在振動(dòng)磨碎機(jī)中預(yù)混5min,得到分散均勻的前驅(qū)體;[0036] (3)將步驟(2)所得前驅(qū)體放入管式爐中,通入氮?dú)獗Wo(hù)氣氛,進(jìn)行煅燒,升溫速率為5℃/min,煅燒溫度為1000℃,保溫2小時(shí);[0037] (4)將煅燒后的粉體再次放入振動(dòng)磨碎機(jī)中分散5min,得到復(fù)合硅碳負(fù)極粉體。
聲明:
“鋰離子電池用復(fù)合硅碳負(fù)極材料的制備方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)