[发明专利]多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料及其制备方法。该多层薄膜的锂离子电池硅基负极材料由硅纳米颗粒和碳纳米纤维复合而成，硅和碳的质量比为1:0.5~1:6，碳纤维层和硅碳复合物纤维层厚度比为1:1~1:5。该制备方法包括以下步骤：首先将硅纳米颗粒/有机高分子聚合物形成的混合物与有机高分子聚合物分别分散在有机溶剂中，充分搅拌，分别得到均匀的悬浮液和溶液；然后通过控制静电纺丝推注量与时间得到碳‑碳硅复合物‑碳‑碳硅复合物……‑碳的多层周期结构；接下来在保护气氛下进行碳化处理，即制备出具有多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料。本发明具有自支撑、容量高、循环稳定性好、制备简单等特点。

主权项

1.一种多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：1) 将高分子聚合物分散在有机溶剂中，磁力搅拌18~48小时后超声处理30~60分钟，得到5~15wt%高分子聚合物溶液；2) 将质量比为1:1~12:1的高分子聚合物和纳米硅粉分散在与步骤1）相同的有机溶剂中，磁力搅拌18~48小时，超声处理30~60分钟，得到高分子聚合物和纳米硅粉分散液；3) 利用同轴纺丝装置进行静电纺丝，内管为高分子聚合物和纳米硅粉分散液，外管为高分子聚合物溶液，首先推注高分子聚合物溶液，持续40分钟后停止推注，开始推注高分子聚合物和纳米硅粉分散液，持续2小时后停止推注，再次开始推注高分子聚合物溶液，持续40分钟，根据多层薄膜的层数，可多次重复上述过程，得到多层薄膜；4) 将制得的多层薄膜放入管式炉中，在95%Ar+5%H2氢氩混合气氛下，加热至650℃ ~1000℃碳化10~0.5小时，即得到多层薄膜的锂离子电池自支撑硅基负极材料。