[發明專利]鋰離子電池硅碳-碳納米管復合微球負極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910397769.4
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110137466B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 李平;何冬林;王天穎;趙汪;安富強;曲選輝
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/38;H01M10/0525;C01B32/158
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種鋰離子電池硅碳-碳納米管復合微球負極材料的制備方法，其特征在于所述硅碳-碳納米管復合微球負極材料由多孔納米硅、碳納米管和無定型碳三種材料通過特定的分布方式組合而成，多孔納米硅表面包覆碳層，碳包覆的多孔納米硅組裝成微米級的球形多孔硅，碳納米管貫穿、交織的分布在微球內部及表面；所述多孔為微孔和介孔，所述硅碳-碳納米管復合微球負極材料為粒度為1～50μm的微米球；具體制備步驟包括：

(1)親水SiO₂的合成：按照水與乙醇的體積比1：8配置乙醇溶液，然后加入氨水和正硅酸四乙酯，攪拌一定時間后即得到200～400nm的親水SiO₂；

(2)SiO₂-碳納米管復合微球制備：按照二氧化硅：水：油比例0.2～0.5g：5～10mL：30～40mL，將步驟(1)中的親水SiO₂加入去離子水中，再加入親水SiO₂質量的1～20％的親水碳納米管，攪拌分散，得到分散液；將上述分散液滴加到含乳化劑的十八烯油相中，高速攪拌2～3min，98～100℃保溫2.5-3.5h，得到球心的SiO₂-碳納米管復合微球；

(3)硅-碳納米管復合微球制備：將步驟(2)得到SiO₂-碳納米管復合微球與氯化鉀按照質量比1:21～30混合，再加入SiO₂質量50％～100％的鎂粉，研磨混合，在氫氬混合氣保護下，升溫到600～800℃，保溫1～5h，冷卻后用酸清洗，干燥，得到硅-碳納米管復合多孔微球；

(4)碳包覆硅-碳納米管復合微球制備：將步驟(3)中制備的樣品分散在緩沖液中，然后加入樣品質量20％～100％的鹽酸多巴胺，在室溫下攪拌一定時間后離心干燥，將干燥后的產物置于管式爐中，在惰性氣氛下以一定升溫速率升溫至400～1000℃，恒溫1～10h，冷卻至室溫即得到碳包覆的硅碳-碳納米管復合微球負極材料。

2.根據權利要求1中所述鋰離子電池硅碳-碳納米管復合微球負極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中的一定時間為2～10h。

3.根據權利要求1中所述鋰離子電池硅碳-碳納米管復合微球負極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的油為十八烯；所述親水碳納米管為羥基，羧基，氨基化碳納米管中的一種或多種；所述乳化劑為Hypermer2296，Hypermer2524，Hypermer1031，Hypermer B-210，Hypermer2234中的一種或多種組合。

4.根據權利要求1中所述鋰離子電池硅碳-碳納米管復合微球負極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的酸為鹽酸，氫氟酸中的一種或兩種搭配使用。

5.根據權利要求1中所述鋰離子電池硅碳-碳納米管復合微球負極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中的緩沖液為Tris-base配置的pH為8的溶液；所述攪拌一定時間為1～24h；所述惰性氣氛為氮氣、氬氣、氦氣。

6.根據權利要求5中所述一種鋰離子電池硅碳-碳納米管復合微球負極材料的制備方法，其特征在于，所述攪拌一定時間為5～20h。