[發(fā)明專利]一種SiO基納米復(fù)合材料、負(fù)極及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910243711.4
• 申請(qǐng)日: 2019-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN110061206B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙靈智;李琰昕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/48;H01M4/58;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 仵樂(lè)娟

本發(fā)明涉及一種SiO基納米復(fù)合材料、負(fù)極及其制備方法，該方法包括：將一氧化硅顆粒球磨，制備得到納米SiO產(chǎn)物，以該納米SiO產(chǎn)物、鉬酸銨、硫脲為原料，以去離子水和乙二醇為溶劑，通過(guò)水解反應(yīng)與自組裝以及高溫煅燒的方法制備出具有MoS₂類包覆于SiO特征的SiO基納米復(fù)合材料。本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，易于批量生產(chǎn)，并且獲得的SiO基納米復(fù)合材料用作鋰離子電池負(fù)極時(shí)，具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池負(fù)極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種SiO基納米復(fù)合材料、負(fù)極及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為目前高效儲(chǔ)能裝置之一，具有高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，因此被廣泛的應(yīng)用于電子設(shè)備和電動(dòng)車輛中。然而，受到商用負(fù)極材料(石墨)的低容量限制，鋰離子電池技術(shù)的能量密度達(dá)到了瓶頸，因此一系列高容量負(fù)極材料已被廣泛的研究，其中具有高容量的過(guò)渡金屬硫化物和硅氧基材料受到研究者的關(guān)注。

研究表明，SiO材料具有一定的循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)也能提供一定的容量，且綠色環(huán)保，因此以SiO材料為基體與其他材料進(jìn)行復(fù)合，形成復(fù)合材料，通過(guò)物質(zhì)間的相互協(xié)同作用，能保證高容量的同時(shí)提高循環(huán)穩(wěn)定性。二硫化鉬的理論儲(chǔ)鋰比容量約為670mAh/g，與商業(yè)化碳材料(372mAh/g)相比具有更高的理論儲(chǔ)鋰比容量，因而吸引了廣泛的研究，是未來(lái)能源存儲(chǔ)的潛力材料之一。然而這些高容量的負(fù)極材料往往遭受嚴(yán)重的體積效應(yīng)、電子導(dǎo)電性差以及納米粒子的團(tuán)聚等問(wèn)題，特別是納米粒子的高表面能使得MoS₂納米片間歇地堆疊在一起，阻礙了鋰離子和電子的傳輸。因此MoS₂作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)具有循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能較差等問(wèn)題。

如國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)公開第CN108987732A號(hào)公開的一種鋰離子電池SiO復(fù)合負(fù)極材料及其制備方法，該發(fā)明的制備工藝中利用二次包碳的方法制備SiO/C復(fù)合材料，先使用有機(jī)物對(duì)SiO進(jìn)行碳包覆，然后再使用含氟高分子材料對(duì)SiO進(jìn)行碳包覆。但是二次包碳的制備方法較為繁瑣，并且復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)不易調(diào)控，使得性能一般。因此，需要尋找一種制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、生產(chǎn)效率高、易于規(guī)模化生產(chǎn)、具有優(yōu)異電化學(xué)性能的鋰離子電池負(fù)極材料。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種SiO基納米復(fù)合材料、負(fù)極及其制備方法，基于上述目的，本發(fā)明至少提供如下技術(shù)方案：

一種SiO基納米復(fù)合材料的制備方法，其包括以下步驟：

步驟1、取包含有納米SiO、表面活性劑、鉬酸銨以及硫脲的原料配置懸濁液；

步驟2、將上述懸濁液置于高壓水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)；

步驟3、收集上述水熱反應(yīng)獲得的產(chǎn)物，進(jìn)行沉淀物收集，以獲得所述SiO基納米復(fù)合材料的前驅(qū)體；

步驟4、高溫煅燒所述前驅(qū)體，以獲得所述SiO基納米復(fù)合材料。

進(jìn)一步的，所述步驟1包含如下子步驟：

取適量乙二醇及去離子水作為溶劑，將表面活性劑加入溶劑中形成溶液；

分別將納米SiO、鉬酸銨以及硫脲加入上述溶液中，并進(jìn)行磁力攪拌形成懸濁液；

其中乙二醇與去離子水的體積比為1：(3～4)。

進(jìn)一步的，所述步驟1中，上述納米SiO加入上述溶液之后進(jìn)行超聲處理30～60分鐘，上述鉬酸銨以及硫脲加入上述溶液之后進(jìn)行超聲處理20～40分鐘，上述磁力攪拌的時(shí)間為1～2小時(shí)。

進(jìn)一步的，所述硫脲與所述鉬酸銨的質(zhì)量比為(1～1.2)：1。所述鉬酸銨與所述納米SiO的質(zhì)量比為(2.5～4)：1。

進(jìn)一步的，所述表面活性劑與所述納米SiO的質(zhì)量比為(0.01～0.4)：1。