[發明專利]用作鋰離子電池負極材料的蜂窩結構微/納米尺寸硅/碳復合材料的制備及產品和應用

在審

• 申請號: 202110852311.0
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113594438A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 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;H01M4/38;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

1.一種用作鋰離子電池負極材料具有蜂窩結構的微/納米尺寸硅/碳復合材料的制備方法，鋰離子電池負極材料為Si/C復合材料，其特征在于，該材料具有混合的蛋殼和麥片狀多孔結構，包括下述步驟：

（1）將2.12g Na₂CO₃ (0.02mol) 和2.22g CaCl₂ (0.02mol) 分別溶解在 100 mL蒸餾水中；

（2）將0.1 g 硅粉分散在Na₂CO₃溶液中，劇烈攪拌 1 h，超聲 3 h，然后在攪拌下將分散好的溶液滴加到CaCl₂溶液中，得混合物；

（3）將混合物進一步攪拌10 min并過濾以獲得Si@CaCO₃產物，該產物用水沖洗后，用乙醇和二甲基甲酰胺（DMF）沖洗；

（4）將沖洗后的Si@CaCO₃分散在 1-2 mL DMF 中，將0.30 - 0.50 g 聚丙烯腈（PAN）溶解于溶液中，攪拌 1 h 得到均勻混合物，在 60℃下真空干燥得到 Si@CaCO₃/PAN 前驅體；

（5）將該前驅體在280℃的空氣環境中預氧化 4 h后，用稀鹽酸和水洗滌除去CaCO₃，純化的前驅體在 650℃下在氮氣氣氛中碳化 6 h，即可得到 Si/PC30-50。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，丙烯腈作為碳源和氮源。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，CaCO₃作為結構模板，并在最后用稀鹽酸除去。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，始原料為5-10μm低成本微米尺寸硅粉。

5.根據權利要求1或4所述的制備方法，其特征在于將5-10 μm微米尺寸硅粉砂磨 4 小時。

6.一種用作鋰離子電池負極材料具有蜂窩結構的微/納米尺寸硅/碳復合材料，其特征在于根據權利要求1-5任一所述方法制備得到。

7.一種根據權利要求6所述具有蜂窩結構的微/納米尺寸硅/碳復合材料用作鋰離子電池負極材料的應用。