[發(fā)明專利]一種具有硅藻土多孔結(jié)構(gòu)的硅基材料及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711347938.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN108110239A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張育新;姜德彬;劉曉英;李凱霖;蔣斌;周小元;董帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發(fā)明提供了一種具有硅藻土多孔結(jié)構(gòu)的硅基材料及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的制備方法通過(guò)選擇鎂合金粉末與硅藻土混合球磨，煅燒，使得得到的硅基材中包含碳和硅元素而不含有氧元素，且該硅基材具有硅藻土多孔結(jié)構(gòu)，中空且分布均勻，形貌一致，尺寸可控(30～100μm)；進(jìn)而使得該材料具有較高的可逆容量和優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硅材料領(lǐng)域，尤其涉及一種具有硅藻土多孔結(jié)構(gòu)的硅基材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展，便攜式電子設(shè)備，混合動(dòng)力汽車，純電動(dòng)汽車與我們的生活聯(lián)系得越來(lái)越密切，人們對(duì)可充電電池的需求越來(lái)越高。但是，目前商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料為石墨類碳材料，理論容量?jī)H為372mAh g-1，不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，所以研究高比容量，高倍率，循環(huán)性能穩(wěn)定的鋰離子電池負(fù)極材料迫在眉睫。

硅材料因?yàn)槠涓哌_(dá)4200mAh g-1的比容量成為研究的熱點(diǎn)，但在嵌鋰過(guò)程中會(huì)有很大的體積膨脹，使電極材料破裂粉碎，從集流體剝落，導(dǎo)電性能下降，容量迅速衰退，所以目前提供的硅材料的性能還需要改進(jìn)，以期能夠得到可以有效的抑制由于硅體積變化導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力的硅基材料，提高硅基材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而使得硅基材料可以作為鋰離子電池負(fù)極材料。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種具有硅藻土多孔結(jié)構(gòu)的硅基材料及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的制備方法制備的硅基材料為多孔結(jié)構(gòu)的硅基材料，且比表面積大，可以作為電池負(fù)極材料，提高其電化學(xué)性能。

本發(fā)明提供了一種具有硅藻土多孔結(jié)構(gòu)的硅基材料的制備方法，包括：

1)將鎂合金粉末與含硅藻土的材料混合球磨，得到混合物；

2)將步驟1)得到的混合物煅燒，得到煅燒后的樣品；

3)將煅燒后的樣品與鹽酸溶液反應(yīng)，得到具有硅藻土多孔結(jié)構(gòu)的硅基材料。

優(yōu)選的，所述鎂合金粉末為AZ31鎂合金粉末、AM41鎂合金粉末、ZK61鎂合金粉末或AS41鎂合金粉末。

優(yōu)選的，所述鎂合金粉末的粒徑為40～100μm。

優(yōu)選的，所述含硅藻土的材料為硅藻土或硅藻土與石墨烯的復(fù)合材料。

優(yōu)選的，所述步驟1)中混合球磨的轉(zhuǎn)速為500～650rpm。

優(yōu)選的，所述鎂合金粉末與所述含硅藻土的材料的質(zhì)量比為4∶(4.5～6)。

優(yōu)選的，所述步驟2)中煅燒的溫度為650～850℃。

優(yōu)選的，所述鹽酸溶液的濃度為0.8～1.2mol/L。

本發(fā)明還提供了一種具有硅藻土多孔結(jié)構(gòu)的硅基材料，由本發(fā)明所述的制備具有硅藻土多孔結(jié)構(gòu)的硅基材料的方法制備得到。

本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池負(fù)極材料，包括本發(fā)明所述的制備具有硅藻土多孔結(jié)構(gòu)的硅基材料的方法制備得到的具有硅藻土多孔結(jié)構(gòu)的硅基材料。