[發明專利]鋰離子電池硅氧碳基負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810654400.2
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108899495B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 楊春暉;吳澤;張磊;程新群
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

1.鋰離子電池硅氧碳基負極材料的制備方法，其特征在于該方法按以下步驟進行：

一、按NaOH溶液：曲拉通-100的體積比為100:(0.1～1.0)的比例將NaOH溶液與曲拉通-100混合，在溫度為20～70℃的油浴中攪拌均勻后，向混合液中加入有機硅烷R₁Si(OR₂)₃，攪拌1～5h，得到聚倍半硅氧烷微球乳液；其中有機硅烷的化學式為R₁Si(OR₂)₃；其中R₁為飽和烷基、不飽和烷基或芳香烴基，R₂為甲基或乙基；

二、向聚倍半硅氧烷微球乳液中加入醋酸，將乳液的pH調節至中性，攪拌破乳，得到聚倍半硅氧烷微球懸濁液；再將懸濁液離心分離，去掉上層清液，固相物再用乙醇清洗，離心分離后，得到聚倍半硅氧烷微球；

三、按中空SiO₂納米帶與聚倍半硅氧烷微球的質量比為(2～10)：100稱取中空SiO₂納米帶與聚倍半硅氧烷微球并放于石英舟中，混勻后將石英舟放入爐中，在Ar氣保護下，升溫至800～1200℃熱解1～5h，得到中空SiO₂-硅氧碳復合材料；再用氫氟酸溶液洗滌去除中空SiO₂納米帶，得到鋰離子電池硅氧碳基復合負極材料，該材料為硅氧碳納米級顆粒。

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池硅氧碳基負極材料的制備方法，其特征在于步驟一中NaOH溶液濃度為0.01～0.5mol/L。

3.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池硅氧碳基負極材料的制備方法，其特征在于步驟二中懸濁液離心分離的轉速為3000～4000r/min，離心時間為1～5min。

4.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池硅氧碳基負極材料的制備方法，其特征在于步驟三中所述的中空SiO₂納米帶的制備方法，按以下步驟進行：將1mL濃度為6mol/L的氨水溶液、5mL正硅酸乙酯、50mL乙醇和3mL去離子水混合均勻后，得到混合溶液；向混合溶液中加入0.41gCuO納米線作模板劑，常溫反應5h后，得到CuO/SiO₂復合物，在轉速為3000r/min的條件下離心分離2min，將固相物用體積百分濃度為5％的HF洗去CuO模板劑，再去離子水洗滌，干燥，得到中空SiO₂納米帶。

5.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池硅氧碳基負極材料的制備方法，其特征在于步驟三中升溫速率為5～6℃/min。

6.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池硅氧碳基負極材料的制備方法，其特征在于步驟三中用氫氟酸溶液洗滌去除中空SiO₂納米帶是用濃度為5％～6％的HF浸泡6～10h。

7.鋰離子電池硅氧碳基負極材料的制備方法，其特征在于該方法按以下步驟進行：

一、按NaOH溶液：曲拉通-100的體積比為100:(0.1～1.0)的比例將NaOH溶液與曲拉通-100混合，在溫度為20～70℃的油浴中攪拌均勻后，向混合液中加入有機硅烷R₁Si(OR₂)₃，攪拌1～5h，得到聚倍半硅氧烷微球乳液；其中有機硅烷R₁Si(OR₂)₃中R₁為飽和烷基、不飽烷基或芳香烴基，R₂為甲基或乙基；

二、向聚倍半硅氧烷微球乳液中加入醋酸，將乳液的pH調節至中性，攪拌破乳，得到聚倍半硅氧烷微球懸濁液；再將懸濁液離心分離，去掉上層清液，固相物再用乙醇清洗，離心分離后，得到聚倍半硅氧烷微球；

三、按納米硅粉與聚倍半硅氧烷微球的質量比為(0.1～0.5)：5稱取粒徑為50～300nm的納米硅粉與聚倍半硅氧烷微球，混勻后置于石英舟中，將石英舟放入管式爐，在Ar氣保護下，升溫至800～1200℃熱解1～5h，得到鋰離子電池硅氧碳基復合負極材料；該材料是硅-硅氧碳復合納米顆粒。

8.根據權利要求7所述的鋰離子電池硅氧碳基負極材料的制備方法，其特征在于步驟三中升溫速率為5～6℃/min。