[发明专利]一种无粘合剂多孔硅/碳复合电极及其应用

摘要

一种无粘合剂多孔硅/碳复合电极及其应用，该复合电极通过包括以下步骤的方法制备(1)将无水乙醇、硝酸盐或高氯酸盐水溶液和硅酸烷基酯混合，然后调pH至2.0～6.0，搅拌得到前躯体溶液；(2)将铜箔或镍箔基体进行除表面氧化物和除油处理；(3)将处理后的铜箔或镍箔基体作为工作电极置于装有前躯体溶液的电极槽中，以铂片或石墨作为对电极，进行电沉积，在铜箔或镍箔基体表面得到微纳米二氧化硅涂层；(4)覆盖有微纳米二氧化硅涂层的铜箔或镍箔基体经镁热还原得到表面附有多孔硅基材料的铜箔或镍箔；(5)表面附有多孔硅基材料的铜箔或镍箔经化学气相沉积得到无粘合剂多孔硅/碳复合电极。该多孔硅/碳复合电极可作为锂离子电池负极应用。

主权项

一种无粘合剂多孔硅/碳复合电极，其通过包括以下步骤的方法制备：(1)按照体积比为(50‑100):(50‑100)：(1～10)将无水乙醇、0.05mol·L‑1～1.0mol·L‑1硝酸盐或高氯酸盐水溶液和硅酸烷基酯混合，然后调pH至2.0～6.0，室温下搅拌2～48h，得到前躯体溶液；(2)将铜箔或镍箔基体进行除表面氧化物和除油处理；(3)将处理后的铜箔或镍箔基体置于装有前躯体溶液的电极槽中，以处理后的铜箔或镍箔基体作为工作电极，以铂片或石墨作为对电极，电极间距控制在1～10cm，控制电流密度为‑0.1mA·cm‑2～‑5.0mA·cm‑2进行电沉积，沉积时间为30s～2000s，沉积完成后将工作电极水洗后于40～150℃烘干，在铜箔或镍箔基体表面得到微纳米级二氧化硅涂层；(4)将覆盖有微纳米级二氧化硅涂层的铜箔或镍箔基体置于含金属镁源的反应器中，密闭，氩气气氛保护下，以0.1～5℃/min的升温速率升至550～750℃进行煅烧，保温时间0.5～12h，冷却后反应产物经酸洗、水洗、真空干燥后得到表面附有多孔硅基材料的铜箔或镍箔；(5)将表面附有多孔硅基材料的铜箔或镍箔转移到化学气相沉积管式炉中，以有机化合物为碳源，氩气为载气，以5～15℃/min的升温速率升至500～800℃，保温30～90min后自然冷却至室温，得到无粘合剂多孔硅/碳复合电极。