[發明專利]一種用于鋰離子電池負極的二氧化硅/C復合材料的制備方法及其產品和應用

在審

• 申請號: 202011604041.3
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112599751A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 崔大祥;李天昊;周霖;李夢飛;張芳;葛美英;王亞坤;盧玉英
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本發明提供了一種用于鋰離子電池負極的二氧化硅/C復合材料的制備方法及其產品和應用，熱解稻殼洗滌干燥制成PRH（熱解稻殼）；將PRH與NaOH溶液混合；將該混合物進行不完全脫灰，將不完全脫灰的樣品通過過濾從混合物中分離出來，洗滌干燥；將干燥后的樣品在Ar流中以500℃的速率碳化；在700℃下用含有Ar的水蒸汽活化；樣品在Ar下冷卻至室溫，得到SiO₂/C。以農副產品稻殼為原料，利用簡單的洗滌方法去除熱解稻殼中的灰分含量，復合材料，能夠有效提高負極材料的容量并降低成本。該制備工藝與其他工藝相比更為簡單。

技術領域

本發明設計了一種用于鋰離子電池負極材料的制備方法，具體涉及一種用于鋰離子電池負極的二氧化硅/C復合材料的制備方法及其產品和應用。

背景技術

鋰離子電池因高能量密度、優異的循環壽命、高工作電壓、較低的自放電率、環境友好等突出優勢，被廣泛應用于各種領域。石墨類負極材料是目前商業化鋰離子電池使用的主要負極材料，其理論容量低，已不能滿足下一代高能量密度鋰離子電池得需求。因此，尋找超高儲鋰能力的負極材料以替代石墨類材料成為熱點。

因此，研究人員開發了新的有前途的負極材料，例如SiO₂/C，可以顯示出高的可逆容量和循環穩定性。到目前為止，SiO₂/C復合材料已經通過使用各種碳源進行制備。這些來源昂貴或有毒，在使用前需要人工充分混合。這些缺點阻礙了制備方法的工業應用。因此，強烈希望以低成本可再生原料制備SiO₂/ C。

稻殼是一個資源豐富的農副產品，全球年產量可達1億噸。本發明以稻殼為碳源和硅源，用稻殼制備含Si和C的復合材料不需要引入外部碳源或二氧化硅源，不需要人工分散兩種原料，也不必支付高昂的原料成本。到目前為止，稻殼已被用于制造各種負極材料。本發明通過去除碳源中的灰分提高了SiO₂/C的儲鋰性能。

發明內容

針對現有技術不足，本發明目的在于提供一種一種用于鋰離子電池負極的二氧化硅/C復合材料的制備方法。

本發明的再一目的在于：提供一種上述方法制備的用于鋰離子電池負極的二氧化硅/C復合材料產品。

本發明的又一目的在于：提供一種上述產品的應用。

本發明目的通過下述方案實現：一種用于鋰離子電池負極的二氧化硅/C復合材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）在550℃下熱解稻殼30 s，用1 mol / L HF和去離子水洗滌，然后在80℃下干燥制成PRH（熱解稻殼）；

（2）將1g PRH與1 mol / L的10 mL NaOH溶液混合；

（3）將該混合物在50℃下攪拌2小時以進行不完全脫灰，隨后，將不完全脫灰的樣品通過過濾從混合物中分離出來，依次用水和酒精洗滌，并在80℃的烤箱中干燥；

（4）將干燥后的樣品在Ar流中以500℃的速率以5℃/min的速率碳化3h；然后，在700℃下用含有Ar的水蒸汽活化；

（5）蒸汽活化的樣品在Ar下冷卻至室溫，得到SiO₂/C。

步驟（4）中，Ar的流速在1-1.5 L / min。

步驟（4）中，用流速0.33 g / minAr的含有Ar的水蒸汽活化3h。

本發明還提供一種用于鋰離子電池負極的二氧化硅/C復合材料，根據上述任一所述方法制備得到。

本發明提供一種二氧化硅/C復合材料用于制備鋰離子電池負極材料的應用。

本發明以農副產品稻殼為原料，利用簡單的洗滌方法去除熱解稻殼中的灰分含量，復合材料，能夠有效提高負極材料的容量并降低成本。該制備工藝與其他工藝相比更為簡單。

附圖說明