[发明专利]AgNWs@Si@GO锂离子电池负极材料、其制备及采用其的锂离子电池

说明书

本发明涉及AgNWs@Si@GO锂离子电池负极材料、其制备及采用其的锂离子电池，属于锂离子电池负极材料制备领域。本发明的AgNWs@Si@GO复合负极材料，包括内核和外壳两部分，内核为AgNWs，外壳为Si@GO复合体，Si@GO复合体包覆于AgNWs内核，一方面降低比表面积，另一方面防止硅与电解液的直接接触，避免产生不稳定的SEI膜，提高首次充放电效率。采用本发明的AgNWs@Si@GO复合负极材料制得的锂离子电池具有比容量高、首次效率高、循环性能佳等优势。

技术领域

本发明属于锂离子电池负极材料技术领域，涉及Si/C类复合负极材料及制备，特别涉及一种AgNWs@Si@GO锂离子电池负极材料、其制备及采用其的锂离子电池。

背景技术

在新能源汽车中，要求锂离子电池具有更高的能量密度，而负极又是组成锂离子电池的重要组成部分，目前市场化的负极材料主要以石墨材料为主，但是其克容量偏低限制了锂离子电池能量密度的提高。核壳型Si/C类复合负极材料以其克容量高、循环稳定性好等优点受到研究者的重视，并应用于高比能量密度锂离子电池等领域，但其体积膨胀率较高，导电性较差，成为限制其广泛应用的主要障碍。目前降低硅材料膨胀的主要措施有：(1)在硅材料表面包覆碳层，降低其膨胀率；(2)制备多孔结构的Si/C类复合材料缓解硅的体积膨胀；(3)包覆膨胀率低、导电性好的材料，如氧化石墨烯(GO)、碳纳米管(CNTs)等材料，以降低硅在充放电过程中的体积膨胀。虽然上述方法在一定程度上缓解了硅的体积膨胀，但效果并不明显，与循环性能好的碳基材料相比，膨胀率仍然偏高，使得其难以广泛应用。

专利号为2012104040070的中国发明专利，公开了一种用于锂离子电池的硅碳复合负极材料制备方法和应用，该负极材料为核壳结构，包括核体和依次包覆于核体的中间层及最外层，所述核体为纳米硅，所述中间层为无定型碳，所述最外层为一维纳米碳材料，但是该硅碳复合负极材料的膨胀率较高，致使其导电率、循环性能等仍有待进一步提高。

专利号为2017103568886的中国发明专利，公开了一种多孔硅碳复合材料及其制备方法和应用，该材料是先由铁硅合金经过机械球磨和酸刻蚀得到多孔硅，然后与有机碳源通过喷雾造球工艺复合后，再在高温下碳化得到的。虽然该材料的容量、首次库伦效率及其循环性能有一定的改善，但是效果不明显，同时由于造孔造成其材料的振实密度变低以及电子导电性偏差，进而影响材料的能量密度的提高。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供AgNWs@Si@GO锂离子电池负极材料、其制备及采用其的锂离子电池，该材料具有较大的比表面积、振实密度和电导率，因此具有较高的能量密度和循环性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种AgNWs@Si@GO锂离子电池负极材料，包括内核和外壳两部分，内核为银纳米线(AgNWs)，外壳为Si@GO复合体，其中，Si完全包覆于银纳米线上，GO部分包覆于Si层上。

所述银纳米线的质量为负极材料质量的20～30％。

所述外壳中Si、GO的质量比为1:1，所述外壳厚度为80nm，所述内核的直径为40～100nm。

本发明还提供了所述AgNWs@Si@GO锂离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)，采用PVP、AgNO₃和FeCl₃·6H₂O通过多元醇法制备银纳米线，银纳米线具有导电率高的特点，可以提高复合材料的导电性。

步骤2)，在所得银纳米线表面，通过TEOS水解原理进行二氧化硅层的包覆，得到AgNWs@SiO₂复合材料。