[发明专利]一种硅基负极材料的制备方法

说明书

本发明的一种硅基负极材料的制备方法，按以下步骤进行：(1)硅基材料的制备及预处理；(2)硅基材料的粗化，敏化活化；(3)配制镀液：将主盐溶液和络合剂溶液混合后，再依次加入稳定剂和表面活性剂；(4)将步骤(2)得到的产物加入步骤(3)配制的镀液中，调节pH值，缓慢加入还原剂进行化学镀；(5)用去离子水清洗后烘干，制得硅基锂离子电池负极材料。本发明采用纳米硅和多孔硅表面化学镀镍的方式，从而提高材料的导电性，并缓冲硅基负极材料循环过程中的体积膨胀问题，改善电化学性能。

技术领域：

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种硅基负极材料的制备方法。

背景技术：

锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，广泛应用于动力电池领域，并逐步向新能源储能等领域拓展。石墨是目前锂离子电池负极最常用的材料，但其理论比容量仅有372mAh/g，难以满足高性能、高容量的锂离子电池的需求。硅材料的理论比容量4200mAh/g，但其体积膨胀效应和较低的电导性，严重限制了其容量的充分利用。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种硅基负极材料的制备方法，通过硅基负极材料的表面化学镀提高材料的导电性，并抑制循环过程中的体积膨胀问题，制备一种高性能的硅基负极材料。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种硅基负极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取硅基材料，进行粗化，敏化活化；

(2)配制镀液：将主盐溶液和络合剂溶液混合后，再依次加入稳定剂和表面活性剂，混合均匀，制得镀液，所述的镀液中主盐溶液浓度为10-40g/L，络合剂浓度为0.03-006mol/L，稳定剂浓度为(1-3)×10^-6mol/L，表面活性剂浓度为(0.5-1.5)×10^-6mol/L；

(3)将活化后硅基材料加入镀液中，调节镀液pH值为9-14，缓慢加入还原剂，进行化学镀，其中，所述的化学镀温度为30-90℃，施镀时间为10-120min；

(4)将化学镀后硅基材料用去离子水清洗后烘干，制得硅基锂离子电池负极材料。

所述的步骤(1)中，硅基材料为纳米硅粉末或多孔硅粉末。

所述的步骤(1)中，纳米硅粉末粗化前进行预处理，具体过程为：将市购纳米级硅粉置于2％氢氟酸中浸泡，以除去硅表面可能存在的SiO₂，再经过去离子水清洗和烘干，得到纳米硅粉末。

所述的步骤(1)中，多孔硅粉末的制备过程为：将小块的铝硅合金放置于10％盐酸中浸蚀，待反应结束无气泡产生后，表明金属铝已完全除去，洗涤过滤后，得到的硅粉同样在2％氢氟酸中浸泡，再经过去离子水清洗和烘干后，得到多孔硅粉末。

所述的步骤(1)中，硅基材料的粗化过程为：将硅粉放入酸性粗化液中，在室温下搅拌，通过去离子水清洗至中性。酸性粗化液主要为硫酸，硝酸中的一种。

所述的步骤(1)中，硅基材料的敏化活化采用盐基胶体钯活化法，敏化活化液的配方为：0.5g/L氯化钯，30g/L氯化亚锡，60ml/L的37％盐酸，160g/L氯化钠的混合溶液。

所述的步骤(2)中，主盐为镍盐，具体为硝酸镍、硫酸镍或氯化镍中的一种。

所述的步骤(2)中，络合剂为乙二胺、柠檬酸钠或乙二胺四乙酸二钠中的一种，稳定剂为硫脲、尿素或硫化铵中的一种，表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的一种。

所述的步骤(3)中，还原剂为水合肼，添加量为镀液的10-150ml/L。

所述的步骤(4)中，化学镀次数为1～3次，以避免漏镀情况。