[發明專利]一種核殼結構的SiO2

在審

• 申請號: 202010148100.4
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111313009A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 周小衛;姜宇涵;文佳;丁志煒;關琳琳;任楊;劉鑄
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 成都市鼎宏恒業知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51248
• 代理人: 張勛

一種核殼結構的SiO₂?C納米球及其制備方法和應用，涉及納米儲能材料領域，該制備方法通過將硅源前驅體、碳源前驅體混合后燒結、腐蝕得到，其操作簡單，原料易得，對設備要求低，且易于調控。通過該制備方法制得的SiO₂?C納米球直徑可在200～600nm范圍內調控，內部SiO₂核心尺寸可在50～300nm調控、碳殼厚度及殼內孔徑大小可分別在20～60nm及2～10nm范圍調控。同時，該SiO₂?C納米球具有較高的嵌鋰比容量和良好的循環壽命，在制備鋰電池高容量陽極材料中具有較佳的應用價值。

技術領域

本發明涉及納米儲能材料領域，具體而言，涉及一種核殼結構的SiO₂-C納米球及其制備方法和應用。

背景技術

隨著科技的飛速發展，便攜式電子設備，如智能手機、筆記本電腦、平板電腦、藍牙耳機等各種各樣的電子產品越來越多，人們對于這些電子產品的依賴也日益提高，而這些電子產品的續航時間在近年來卻飽受詬病，因為這些便攜設備的主要儲能部件——鋰離子電池，因為其容量有限，無法滿足人們的需求，所以提升鋰離子電池的容量是解決電子設備續航時間短的關鍵，而在鋰離子電池中，電極材料對容量的影響是最顯著的，以Si、SiO2等為代表的新型陽極材料，因為其理論比容量高達幾千，遠高于當前的石墨陽極(372mAh/g)，是一些頗具前景的鋰離子電池陽極材料。

Si基材料盡管理論比容量極高，但都有著體積膨脹嚴重、導電性差等缺點，導致循環穩定性差、容量衰減過快、倍率性能差等諸多缺點。而相比于Si材料，SiO2的比容量雖然略低(～1965mAh/g)，但其循環穩定性優勢明顯。在與鋰離子反應時，會預先生成Si及其副產物如Li4SiO4、Li2O等，這些產物起到了初步的緩沖作用，能對提高循環穩定性和循環保持率起到一定的作用，但還是遠不及商業應用的程度。為了進一步提升SiO2陽極材料的性能，世界各國的研究人員嘗試了各種改性的方法，如納米化、表面包覆、制備核殼結構等，都對材料性能提升有了很大幫助，但這些方法所使用的技術手段較為繁雜，涉及到多種復雜反應和精密儀器設備，條件要求苛刻且不易調控。

發明內容

本發明的目的在于提供一種核殼結構的SiO₂-C納米球及其制備方法和應用，該制備方法的操作簡單，原料易得，對設備要求低，且易于調控。制得的SiO₂-C納米球直徑可控，具有較高的嵌鋰比容量和良好的循環壽命，在制備鋰電池高容量陽極材料中具有較佳的應用價值。

本發明的實施例是這樣實現的：

一種核殼結構的SiO₂-C納米球的制備方法，其包括：

將硅源前驅體和碳源前驅體混合，得到SiO₂-C納米球前驅體；

將SiO₂-C納米球前驅體燒結碳化，得到燒結體；

對燒結體的部分SiO₂進行腐蝕，得到SiO₂-C納米球。

一種SiO₂-C納米球，其由上述核殼結構的SiO₂-C納米球的制備方法制備得到。

一種上述SiO₂-C納米球在鋰電池陽極材料中的應用。

本發明實施例的有益效果是：