[发明专利]一种掺磷多孔碳包覆氧化亚硅材料的制备方法及其产品

说明书

本发明公开了一种磷掺杂多孔碳包覆氧化亚硅材料的制备方法及其产品，以植酸为碳源和磷源，对氧化亚硅进行包覆改性，最终得到一种以掺磷多孔碳为包覆层的核壳结构的复合材料。其中氧化亚硅的质量比为90%~97%，植酸的质量比为3%~10%。本发明公开的复合材料，不仅提高了氧化亚硅的导电性，还有效缓冲了氧化亚硅在充放电过程中的体积膨胀，改善了材料的稳定性和容量。

技术领域

本发明涉及一种磷掺杂的多孔碳包覆氧化亚硅材料的制备方法及其产品。

背景技术

便携式电子设备、电动汽车和储能系统对高比能量、高比功率、长寿命、低成本的二次电池需求已经越来越迫切。锂离子电池由于其众多的优点，成为二次能源领域备受关注的主角。

电池的性能主要取决于电极材料。Si基材料作为锂离子电池负极材料，与锂可形成Li ₂₂ Si ₅ 合金，具有很高的质量比容量(最高达到4200mAhg ^-1 )，是现在普遍应用的石墨(372mAhg ^-1 )材料的十倍之多。并且其具有较低的脱嵌锂电位(约0.1-0.3V vs Li/Li ⁺ )，与电解液的反应活性低，并且成本较低，可以提供很长的放电平台等优点。但是，由于充电过程中Si材料会发生巨大的体积膨胀(约400％)，这将导致电极材料间及电极材料与集流体的分离，进而失去电接触，从而造成容量迅速衰减，循环性能迅速恶化。由于硅基亚氧化物较高的比容量和良好的循环性能，近来受到广泛关注和研究。但氧化亚硅电导率远低于石墨，因此在大电流放电时，会有严重极化。

发明内容

本发明目的在于提供一种磷掺杂的多孔碳包覆氧化亚硅材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备得到的磷掺杂多孔碳包覆氧化亚硅材料产品。

本发明目的提供下述方案实现：一种掺磷多孔碳包覆氧化亚硅材料的制备方法，其特征在于以植酸为碳源和磷源，对氧化亚硅进行包覆改性，最终得到一种以掺磷多孔碳为包覆层的核壳结构的复合材料，方法如下：

S1：将一定质量分数的植酸溶于去离子水，在可加热的磁力搅拌器上，不断搅拌的同时加入相应质量分数的氧化亚硅，开启加热继续搅拌至溶液变粘稠，转入烘箱继续烘干；

S2：将烘干后的材料转入管式炉，惰性氛围下升温至第一段温度并保温一定时间，继续升温至第二段温度并保温一定时间，自然冷却至室温，得到掺磷多孔碳包覆氧化亚硅材料。

S1中所述氧化亚硅粒径D50约3~7μm。

S1中所述植酸质量分数为3%~10%，氧化亚硅的质量分数为90%~97%。

S1中所述加热搅拌温度为70~90℃，烘干温度为80~90℃。

S2中所述升温速率为1~5℃/min。

S2中所述第一段温度为600~800℃，保温时间2~5h。

S2中所述第二段温度为850~1000℃，保温时间1~2h。

本发明提供一种掺磷多孔碳包覆氧化亚硅材料，根据上述任一所述方法制备得到。

以植酸为碳源和磷源，对氧化亚硅进行包覆改性，最终得到一种以掺磷多孔碳为包覆层的核壳结构的复合材料，不仅提高了氧化亚硅的的导电性，还有效缓冲了氧化亚硅在充放电过程中的体积膨胀，改善了材料的稳定性和容量。

附图说明

图1是实施例1中得到的掺磷多孔碳包覆氧化亚硅材料的首效性能图；

图2是实施例1中得到的掺磷多孔碳包覆氧化亚硅材料的SEM图。

具体实施方式