[发明专利]纳米硅合金基复合负极材料及其制备方法有效
申请号: | 201610609872.7 | 申请日: | 2016-07-29 |
公开(公告)号: | CN106058201B | 公开(公告)日: | 2018-07-27 |
发明(设计)人: | 陈庆 | 申请(专利权)人: | 威海南海碳材料有限公司;威海南海新能源材料有限公司 |
主分类号: | H01M4/36 | 分类号: | H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525 |
代理公司: | 北京科家知识产权代理事务所(普通合伙) 11427 | 代理人: | 陈娟 |
地址: | 264200 山东*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | 本发明公开了一种纳米硅合金基复合负极材料,具有三壳层结构,核层为纳米碳材料包覆的纳米硅合金,三壳层为三壳层结构是以纳米Fe3O4微球为牺牲模板制备的导电聚合物薄膜层。本发明还公开了一种纳米硅合金基复合负极材料的制备方法,首先通过球磨法制备纳米硅合金材料,与纳米碳材料湿法研磨后进行热包覆,形成纳米碳材料包覆的纳米硅合金核层,然后利用牺牲Fe3O4微球模板法在核层表面形成具有三层壳结构的导电聚合物薄膜层,有效的缓冲纳米硅合金材料的体积膨胀。本发明纳米硅合金基复合材料具有比容量高,循环性能和倍率性能优良、振实密度高等优点。本发明提供的负极材料的制备工艺简单,环境友好无污染。 | ||
搜索关键词: | 纳米 合金 复合 负极 材料 及其 制备 方法 | ||
【主权项】:
1.一种纳米硅合金基复合负极材料,其特征在于,所述复合负极材料具有三壳层结构,核层为纳米碳材料包覆的纳米硅合金,壳层为导电聚合物薄膜层;其中所述的纳米碳材料为碳纳米管和石墨烯按质量比为2~5:1组成;所述的纳米硅合金为SixSnyMm,其中M为Ni、Zn、Ti中的任意一种,x、y、m分别代表原子比,1.0≤x≤3.0,0.5≤y≤1.0,0.1≤m≤0.5;所述的三壳层结构是以纳米Fe3O4微球为牺牲模板制备的导电聚合物薄膜层;其制备方法包括以下步骤:(1)根据纳米硅合金为SixSnyMm各原子的比例,将Si、Sn、M各原料粉末与球磨珠加入到球磨机中,通入惰性气体球磨形成纳米硅合金材料,球磨时间为20~80h,球磨转速为800~1500rpm;其中M为Ni、Zn、Ti中的至少一种;(2)将步骤(1)中得到的纳米硅合金材料与纳米碳材料混合加入到超声机中,加入浓度为5~10 mM/L的分散剂溶液,超声分散20~40min,混合形成分散均匀的混合粉末浆料,将混合粉末浆料与球磨珠加入球磨机中,球磨40~90min,离心、过滤、洗涤,得到混合物;将混合物在氮气保护氛围下高温处理2~4小时,反应温度为500~900℃,得到纳米碳材料包覆的纳米硅合金;(3)将纳米Fe3O4微球分散在质量浓度为10%~15%的N‑甲基吡咯烷酮的水溶液中,超声20~40min使Fe3O4微球分散均匀,加入步骤(2)得到的纳米碳材料包覆的纳米硅合金,加入浓度为3~8 mM/L的氢氟酸,搅拌均匀得到混合液,在搅拌条件下将导电聚合物单体加入到上述混合液中,室温下搅拌反应20~50min,加入浓度为1~5mM/L的过硫酸钠,在温度为40℃~70℃下进行搅拌反应50~120min,得到含有导电聚合物壳层结构的纳米硅合金复合材料;(4)将步骤(3)中得到的乳液离心分离得到沉淀,将沉淀洗涤除去杂质,真空干燥,即得纳米硅合金基复合负极材料。
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