[发明专利]一种硅掺杂PAN基碳纤维锂电池负极的制备方法

权利要求书

1.一种硅掺杂PAN基碳纤维锂电池负极的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：

步骤1)：硅分散液的制备：称量1-5g粒径为50-100纳米的纳米硅颗粒，并将其分散在1.5-2.5wt％的氢氟酸溶液中，搅拌均匀，取出纳米硅颗粒使用二甲基亚砜溶液离心洗涤，向沉淀物中加入10-50ml二甲基亚砜，超声分散，制得硅分散液；

步骤2)：碳分散液的制备：称量2-10g碳材料，加入10-50ml二甲基亚砜，超声分散，制得碳分散液；

步骤3)：前驱体溶液的制备：称量5-20g聚丙烯腈，将其加入到50-200ml二甲基亚砜溶液中，室温下搅拌溶解，得到聚丙烯腈溶液；将硅分散液和碳分散液滴加到聚丙烯腈溶液中，55-65℃下搅拌混合，制得前驱体溶液；

步骤4)：溶液纺丝：将前驱体溶液通过注射器，在注射泵的推动下挤出到含有4-6wt％CaCl₂乙醇水溶液中，再经牵伸形成纤维，将所得纤维经过乙醇和水洗后，真空干燥；

步骤5)：纤维碳化：将真空干燥后所得纤维置于在管式炉中，在氮气保护下以1.5-2.5℃/min的速率升温至190-210℃，维持0.5-1.5小时，再以1.5-2.5℃/min的升温速率至380-420℃，维持1.5-2.5小时，最后以3-5℃/min的升温速率至780-820℃，维持1.5-2.5小时，得到硅掺杂PAN基碳纤维锂电池负极。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述氢氟酸溶液与纳米硅颗粒的用量比为1g:10-20ml。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，搅拌转速为400-600转/分钟，时间为20-40分钟。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，离心转速为8000-12000转/分钟，离心时间5-15分钟；超声分散功率为80-120W，温度为15-25℃，分散时间为20-40分钟。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述碳材料为石墨烯、碳纳米管、炭黑、石墨粉中的一种或者多种。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，超声分散功率为80-120W，温度为15-25℃，分散时间为20-40分钟。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，搅拌转速为480-520转/分钟，时间为5-7小时。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，硅分散液和碳分散液滴加速率为1-2ml/min。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，搅拌转速为480-520转/分钟，时间为20-40分钟。

10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤4)中，注射器内径为0.8-1.2毫米；挤出速度为0.8-1.2毫升/分钟；乙醇水溶液中乙醇和水的质量比为1:2-4。