[发明专利]一种银颗粒掺杂的硅碳复合材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种银颗粒掺杂的硅碳复合材料及其制备方法和应用，该方法包括：将Al‑Si合金颗粒分散在HCl水溶液中，分散反应，然后离心，清洗，真空干燥；将氨水加入到AgNO3水溶液中，制备成银氨溶液，将所得多孔硅结构的粉末、乙醇、银氨溶液以及聚乙烯吡咯烷酮混合反应，最后进行离心，清洗，真空干燥，得到黑色粉末将黑色粉末通过化学气相沉积反应沉积碳层，得到银颗粒掺杂的硅碳复合材料。得到的结构具有高的稳定性及高导电性，不仅能够有效解决硅在充放电过程中的体积变化问题，同时也改善了硅固有的导电性差的问题，利用本发明制备的银掺杂硅碳复合锂离子负极材料制成的电池适用于高能量密度储能器件。 1

主权项

1.一种银颗粒掺杂的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将Al‑Si合金颗粒分散在HCl水溶液中，分散反应，然后离心，清洗，真空干燥，得到多孔硅结构的粉末；

(2)将氨水加入到AgNO₃水溶液中，制备成银氨溶液，将步骤(1)所得多孔硅结构的粉末、乙醇、银氨溶液以及聚乙烯吡咯烷酮混合反应，最后进行离心，清洗，真空干燥，得到黑色粉末；

(3)将步骤(2)所得的黑色粉末通过化学气相沉积反应沉积碳层，得到银颗粒掺杂的硅碳复合材料。

2.根据权利要求1所述的银颗粒掺杂的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的HCl水溶液的质量分数为10％～30％。

3.根据权利要求1所述的银颗粒掺杂的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的分散反应的条件为：超声15分钟～45分钟，之后磁力搅拌1h～3h。

4.根据权利要求1所述的银颗粒掺杂的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的真空干燥的条件为：在70℃～90℃的真空干燥箱中放置4～8小时。

5.根据权利要求1所述的银颗粒掺杂的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的氨水的浓度为0.5mol/L‑3mol/L，所述的AgNO₃水溶液的浓度为0.005‑0.03mol/L。

6.根据权利要求1所述的银颗粒掺杂的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的混合反应为在60℃～80℃水浴搅拌反应16h～32h。

7.根据权利要求1所述的银颗粒掺杂的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，通过化学气相沉积反应沉积碳层具体包括：

将黑色粉末平铺在石英舟中，放入管式炉进行化学气相沉积反应，在Ar保护气氛下以3～8℃/min的速度升温至600℃～800℃，通入C₂H₂气体，同时将Ar流量调整到30sccm～50sccm，保持20min～40min，关闭C₂H₂气体，在Ar保护气氛下降温至环境温度后取出。

8.根据权利要求1～7任一项所述的制备方法制备的银颗粒掺杂的硅碳复合材料。

9.根据权利要求8所述的银颗粒掺杂的硅碳复合材料在制备锂离子电池负极材料中的应用。

10.根据权利要求8所述的银颗粒掺杂的硅碳复合材料在制备锂离子电池中的应用。