[发明专利]一种锂离子电池硅掺杂碳多孔复合薄膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池硅掺杂碳多孔复合薄膜及其制备方法，该制备方法先将单质硅氧化，将氧化的单质硅通过有机硅氧烷改性得到改性单质硅,然后采用经有机硅氧烷改性的单质硅、碳基聚合物、发泡制孔剂和有机溶剂制成的混合溶液制成硅掺杂碳复合薄膜，然后以碳氢化合物为碳源，以惰性气体为载气，通过化学气相沉积法在硅掺杂碳复合薄膜沉积碳纳米材料和发泡剂升华制孔相结合的方法，制得到硅掺杂碳多孔复合薄膜。本发明作为锂离子电池负极材料应用时，其首次嵌锂容量达1027.6mAh/g，首次脱锂容量为997mAh/g，库仑效率为97.02％，循环100次后，其库仑效率为91.31％，显示优异的充放电性能。

主权项

一种锂离子电池硅掺杂碳多孔复合薄膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)将3～25质量份单质硅在400～800℃下热处理，得到氧化的单质硅；2)将氧化的单质硅加入到30～60质量份无水乙醇中，超声分散，加入3～10质量份去离子水和0.1～0.8质量份有机硅氧烷，加热到40～70℃，反应4～8h，离心、干燥得到改性单质硅；3)将6～30质量份碳基聚合物加到有机溶剂中，60～100℃加热0.5～3.5h，混合溶液呈澄清粘稠状态，加入0.1～25质量份发泡制孔剂和步骤2)得到的改性单质硅，反应6～10h，制成均一的混合溶液，将均一的混合溶液涂成薄膜，干燥，得到硅掺杂碳复合薄膜；4)将硅掺杂碳复合薄膜放置于开启式真空/气氛管式电炉；然后在通保护气体下加热到600～1000℃进行高温碳热解和发泡成孔剂升华，向开启式真空/气氛管式电炉通入碳氢化合物气体，调节保护气体和碳氢化合物气体流量比为1.2～6，通入碳氢化合物气体1～10min后关闭，得到锂离子电池硅掺杂碳多孔复合薄膜。