[发明专利]钠离子电池用介孔结晶型Si-无定型SiO

权利要求书

1.一种钠离子电池用介孔结晶型Si-无定型SiO₂-有序介孔碳复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1）称取碳源加入到含有浓硫酸和去离子水的溶液中，后加入有序介孔二氧化硅白色粉末，快速搅拌；接着转移至50-80 ºC烘箱中，保温后升至200-250 ºC再保温后收集褐色固体样品；

2）将步骤1）所得褐色固体研磨至粉末，在Ar气氛管式炉中300-400 °C煅烧3-5小时，收集灰色固体样品，即为SiO₂-有序介孔碳复合材料；

3）将步骤2）所得灰色固体样品用0.1-1 mol/L的氢氧化钠溶液，40-60 °C热水浴搅拌3-30分钟，离心洗涤烘干，收集黑色固体样品；

4）然后将步骤3）所得黑色固体样品与Mg粉以质量比为1:（2-5）进行混合研磨，置于管式炉中10%H₂/90%Ar气氛下500-700 ºC煅烧3-5小时，将收集样品用0.1-1 mol/L HCl溶液洗涤，离心烘干后，即得到介孔结晶型Si-无定型SiO₂-有序介孔碳复合材料。

2.根据权利要求1所述的钠离子电池用介孔结晶型Si-无定型SiO₂-有序介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于

步骤1）中，所述的碳源为蔗糖、果糖、葡萄糖或葡萄糖氨基酸；

步骤1）中，转移至50-80 ºC烘箱中，保温2小时后升至200-250 ºC保温10小时，收集褐色固体样品。

3.根据权利要求1或2所述的钠离子电池用介孔结晶型Si-无定型SiO₂-有序介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述碳源与有序介孔二氧化硅白色粉末的质量比为100：（20-150）。

4.权利要求1-3任一所述的制备方法制得的钠离子电池用介孔结晶型Si-无定型SiO₂-有序介孔碳复合材料。

5.根据权利要求4所述的介孔结晶型Si-无定型SiO₂-有序介孔碳复合材料，其特征在于：介孔结晶型Si-无定型SiO₂-有序介孔碳复合材料中的Si为高结晶度硅，高结晶度硅衍射峰位置与JCPDS, 089-2749标准图谱相匹配；所述的高结晶度硅的纳米晶晶格条纹清晰可见,对应的晶面间距为0.311 nm，这与硅的X射线衍射图谱中d₁₁₁间距相吻合；介孔结晶型Si-无定型SiO₂-有序介孔碳复合材料中的SiO₂为无定型二氧化硅材料, 在介孔结晶型Si-无定型SiO₂-有序介孔碳复合材料的X射线衍射图谱中并未观察到二氧化硅的衍射峰。

6.权利要求1-3任一所述的制备方法制得的钠离子电池用介孔结晶型Si-无定型SiO₂-有序介孔碳复合材料的应用，其特征在于：所述的介孔结晶型Si-无定型SiO₂-有序介孔碳复合材料应用于钠离子电池负极中，在电压为0.01-3.0 V、电流密度为50 mA/g时充放电循环100次，比容量高达423 mAh/g；电流密度为200 mA/g时充放电循环100次，比容量高达339mAh/g；在大电流密度1 A/g时充放电循环500次后，比容量稳定在190 mAh/g。

7.一种钠离子电池，包括工作电极、参比电极和对电极，其特征在于：按质量比为：权利要求1-3任一所述的制备方法制得的介孔结晶型Si-无定型SiO₂-有序介孔碳复合材料:导电剂超级P碳:粘结剂 PVDF＝70:20:10混合研磨后均匀地涂在铜箔上作为工作电极，金属钠片为对电极和参比电极，1 mol/L 的 NaClO₄/PC+EC 为电解液组装成2025型纽扣型电池。