[發明專利]一種納米硅基材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710271252.1
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107093738B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 毛方會;楊玉潔
• 申請（專利權）人: 廣東燭光新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 11394 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 陳益思

1.一種納米硅基材料的制備方法，主要包括如下步驟：

步驟1，合金制備：選擇粒徑為D0的硅基顆粒作為反應物，向該硅基顆粒中嵌入新的元素，得到體積膨脹的硅基合金顆粒；

步驟2，粉碎：施加外力，將步驟1得到的合金材料破碎，得到粒徑為D1’的合金顆粒；

步驟3，脫嵌：脫出粒徑為D1’的合金顆粒中的非硅基組分，得到粒徑為D1的硅基材料；

步驟4，按照步驟1-2-3或步驟1-3-2的順序重復操作n次，最終得到粒徑為Dn的納米硅基材料，且n≥2；

步驟1中嵌入方式采用電化學反應嵌入法進行；所述電化學反應嵌入法包括如下過程：將硅基顆粒與動力源物質共混，形成電子通道，然后加入電解液，形成離子通道，電反應得到硅基合金顆粒；或者將硅基顆粒制備成電極，利用動力源物質制成的電極做對電極，加入電解液，形成離子通道，接通外電路形成電子通道，電化學反應得到硅基合金顆粒；

步驟3中，非硅組分的去除方法為將步驟2得到的合金顆粒制備成電極，與電解液、對電極組裝成原電池，充電，脫出合金中非硅組分，得到納米硅基材料顆粒；

或者步驟3中，非硅組分的去除方法為加入活性反應物質，使之與步驟2得到的合金顆粒反應，脫出步驟1嵌入硅基顆粒中的離子，得到納米硅基材料顆粒。

2.根據權利要求1所述的納米硅基材料的制備方法，其特征在于：步驟1中，所述硅基顆粒的粒徑D0≥1μm，所述硅基顆粒包括單質硅、硅的氧化物、硅基復合材料中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的納米硅基材料的制備方法，其特征在于：步驟1中，所述新的元素包括鋰、鈉、鋁、鎂中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的納米硅基材料的制備方法，其特征在于：所述動力源物質與所述硅基顆粒之間存在電勢差，且同時形成電子通道及離子通道時，動力源物質中有離子脫出并自動嵌入所述硅基顆粒內；或者所述動力源物質能夠提供離子，所述離子能夠與硅基顆粒反應形成硅基合金顆粒；所述電解液能夠傳導所述動力源物質中脫出的離子。

5.根據權利要求1所述的納米硅基材料的制備方法，其特征在于：所述動力源物質包括能夠提供離子的正極電極材料、作為電極材料的金屬物質中的至少一種；所述電解液包括溶質和溶劑，所述溶質中包含所述動力源物質中脫出的離子，溶質濃度為0.1mol/L～1.5mol/L。

6.根據權利要求5所述的納米硅基材料的制備方法，其特征在于：所述作為電極材料的金屬物質包括金屬鋰、金屬鈉、金屬鉀、金屬鎂、金屬鋁和金屬鋅中的至少一種，所述電解液為鋰離子電池電解液、鋰硫電池電解液、鈉離子電池電解液、鋁離子電池電解液、鋅離子電池電解液、鎂離子電池電解液中的至少一種。

7.根據權利要求1所述的納米硅基材料的制備方法，其特征在于：步驟2中，所述施加外力的方式包括球磨、高速剪切、高壓沖擊、高速撞擊中的至少一種。

8.根據權利要求1所述的納米硅基材料的制備方法，其特征在于：進一步地，所述合金顆粒制備得到的電極中含有導電劑，所述電解液能夠傳導所述合金顆粒中脫出的離子，所述對電極能夠接受所述合金顆粒中脫出的離子，所述合金顆粒制的的電極與對電極之間電子絕緣。

9.根據權利要求1所述的納米硅基材料的制備方法，其特征在于：所述活性反應物質包括水、酸、堿、有機溶劑中的至少一種。