[发明专利]一种Ti3SiC2基多孔核壳材料

说明书

本发明属于电池材料技术领域，特别涉及一种Ti₃SiC₂基多孔核壳材料。本发明提供的Ti₃SiC₂基多孔核壳材料，包括核体和壳层，所述核体的化学组成包括碳化钛和碳化硅；所述壳层的化学组成包括二氧化钛和二氧化硅；所述壳层的表面和内部具有孔隙。本发明提供的Ti₃SiC₂基多孔核壳材料具有较高的比容量和循环稳定性。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，特别涉及一种Ti₃SiC₂基多孔核壳材料。

背景技术

随着电子器件的广泛应用，人们对电子器件的性能需求越来越高，电池材料作为影响电子器件使用性能的因素之一，也因此受到了社会的广泛关注。现代电子器件，如手机、电脑、数码相机等多使用锂离子电池，该类电池具有重量轻、寿命长、比能量密度高、无污染、无记忆效应等优点。锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解质组成，其中负极材料的性能决定电池性能。目前锂离子电池用的负极材料种类较多，如碳材料、合金材料、二氧化钛等，但碳材料和二氧化钛的比容量较低，不适用于现代电子器件，合金材料，如硅基和锡基等合金材料虽然有较高的比容量，但在使用过程中存在循环稳定性差的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ti₃SiC₂基多孔核壳材料，本发明提供的 Ti₃SiC₂基多孔核壳材料具有较高的比容量和优异的循环稳定性，适宜作为电池负极材料使用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种Ti₃SiC₂基多孔核壳材料，包括核体和壳层，所述核体的化学组成包括碳化钛和碳化硅；所述壳层的化学组成包括二氧化钛和二氧化硅；所述壳层的表面和内部具有孔隙。

优选的，所述壳层的厚度为10～150nm。

优选的，所述孔隙的平均孔径为1～60nm。

本发明提供了上述技术方案所述Ti₃SiC₂基多孔核壳材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将Ti₃SiC₂粉料在无氧条件下研磨，发生分解反应，得到包括碳化钛和碳化硅的研磨料；

(2)将所述步骤(1)的研磨料进行粒径筛选，得到烧结料；所述烧结料的粒径为100～800nm；

(3)将所述步骤(2)的烧结料进行氧化烧结，得到Ti₃SiC₂基多孔核壳材料；所述氧化烧结的温度为100～600℃，氧化烧结的时间为10～150min。

优选的，所述步骤(1)Ti₃SiC₂粉料的粒径为0.001～3mm。

优选的，所述步骤(1)研磨的方式包括球磨，所述球磨的转速为 300～800rpm，球磨的时间为5～30h。

优选的，所述步骤(2)粒径筛选的方法包括如下步骤：

将所述步骤(1)的研磨料与水混合，进行第I离心分离，静置后得到上层清液；所述第I离心分离的转速为500～5000rpm，所述第I离心分离的时间为1～10min；

将所述上层清液进行第II离心分离，得到固体料；所述第II离心分离的转速为5000～13000rpm，所述第II离心分离的时间为15～90min；

将所述固体料进行干燥，得到烧结料。