[发明专利]一种硅碳/泡沫镍负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种硅碳/泡沫镍负极材料的制备方法，以硅粉、PIL@SnO2纳米颗粒、泡沫镍等为主要原材料，制备出具有高比表面积和高孔隙率的高性能硅碳/泡沫镍负极材料。本发明制备的新型负极材料相比于传统的电极材料，由于掺杂了多孔材料，提高了锂离子电池负极材料的导电性，同时提高了其电化学性能，且比容量高，循环性能好，多次充放电后仍能保持较高的比容量。

技术领域

本发明涉及一种电池材料的制备方法，具体涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池凭借体积小、比能量高和无污染等特点成为目前新能源领域所关注的热点，同时，也是电动汽车动力电源系统的重要发展方向。锂离子电池关键材料制备技术的进步直接影响电池产业的发展，然而现在使用的商品化石墨负极材料，其实际比容量已经接近理论比容量(372mAh/g)，几乎没有提升的空间，成为下一代高比能量锂离子动力电池研发的技术瓶颈。

在众多新型电池负极材料中，由于硅具有较高的储锂容量，低脱嵌锂电位，与电解液反应活性低等优点，且储量丰富，原料成本低，成为一种最有应用前景的锂离子电池负极材料。本发明以硅粉、PIL@SnO₂纳米颗粒、泡沫镍等为主要原材料，制备了一种硅碳/泡沫镍负极材料，可有效提高锂离子电池的电化学性能。

发明内容

本发明公开了一种硅碳/泡沫镍负极材料的制备方法，主要解决了目前市场上传统的锂离子电池比容量低、循环性能差等问题。

一种硅碳/泡沫镍负极材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1）将20~60重量份氢氧化锂、13~45重量份硅粉和4~52重量份泡沫镍负载PIL@SnO₂纳米颗粒混合，在管式炉中以氩气作为保护气，720℃加热4小时，室温冷却后转移至超声波混合器中，加入50重量份石墨800r/min下超声混合1h，再加入600重量份丁炔二酸、乙醇、水的混合物（三者质量比1:1:1），置于行星式球磨机球磨5h，在鼓风干燥箱中100℃使溶剂挥发干燥，将得到的粉末材料混合25重量份中温沥青粉，混合物在管式炉中以氩气作为保护气，1000℃加热2小时，自然冷却，研磨，300目筛网过筛，得到活性物质，备用；

2）取50重量40ppi聚氨酯泡沫置于800重量份质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液中，浸渍4h后室温下晾干，转移至反应釜中，加入200重量份无水乙醇、42重量份步骤1）中活性物质，60~65℃下搅拌反应2~3h，用离心机去除泡沫中多余的溶液，置于干燥箱中105℃下干燥8h，将干燥后的试样在马弗炉中以1℃/min的速率加热到 700℃保温2h去除聚氨酯泡沫，将试样放入石英管中，抽真空通入氢气，在1000℃下保温1h，随炉冷却，研磨，用冲片机冲成直径为14mm的电极片，称重之后，将其放入充满氩气的手套箱，即得到新型锂离子电池负极材料。

所述泡沫镍负载PIL@SnO₂纳米颗粒的制备方法为：

称取5重量份的SnO₂分散在66重量份无水乙醇中，超声处理30min后加入24重量份去离子水、3重量份质量分数为28%的氨水溶液和1.9重量份质量分数1%的十二烷基磺酸钠溶液，向上述溶液中分别滴加100重量份的1-乙烯基咪唑苯乙烯和1，3-丙磺酸内酯，将10重量份泡沫镍浸入到上述复配的溶液中25min后取出，自然通风晾干，将晾干后的样品放入电阻炉内450℃下烧结1h，得到泡沫镍负载PIL@SnO₂纳米颗粒的材料。将制备的泡沫镍负载PIL@SnO₂纳米颗粒的材料放入转速为300r/min的振荡器中振荡2h，用120重量份质量分数75%的乙醇洗4次，再经60℃干燥12h、550℃煅烧6h得到泡沫镍负载PIL@SnO₂纳米颗粒。