[發明專利]一種彈性氣凝膠衍生高容量硅氧碳鋰電負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110871210.8
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113659120B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 郭興忠;田瑞;王軍長;雷偉;丁榮華;張云
• 申請（專利權）人: 江蘇泛亞微透科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 常州格策知識產權代理事務所(普通合伙) 32481
• 代理人: 翟丹丹

1.一種彈性氣凝膠衍生高容量硅氧碳鋰電負極材料，其特征在于，包括以甲基三甲氧基硅烷作為單體，十六烷基三甲基氯化銨作為改性和成孔促進劑，稀鹽酸調配溶液環境，環氧丙烷作為凝膠劑的具有介孔結構的材料；

彈性氣凝膠衍生高容量硅氧碳鋰電負極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)?在十六烷基三甲基氯化銨中加入稀鹽酸，在室溫下混合均勻，得到前驅體溶液，然后在前驅體溶液中加入甲基三甲氧基硅烷，在室溫下攪拌之后在攪拌過程中加入環氧丙烷，同時攪拌，得到凝膠前驅體溶液；

(2)?將凝膠前驅體溶液轉移至烘箱中靜置后，得到甲基三甲氧基硅氧烷濕溶膠；

(3)?甲基三甲氧基硅氧烷濕溶膠進行至少三次溶劑置換之后，得到甲基三甲氧基硅氧烷濕溶膠；

(4)?溶劑置換完成后，將甲基三甲氧基硅氧烷濕溶膠靜置干燥后，得到甲基三甲氧基硅氧烷凝膠塊體；

(5)?取甲基三甲氧基硅氧烷凝膠塊體，在惰性氣體氛圍中進行高溫熱處理；得到介孔甲基三甲氧基硅氧烷衍生硅氧碳塊體；

（6）介孔甲基三甲氧基硅氧烷衍生硅氧碳塊體經機械球磨和氣流破碎，最終得到的粉末粒徑分布在20~50μm，得到的粉末其微觀形貌保持硅氧烷塊體的介孔形貌，最終得到介孔甲基三甲氧基硅氧烷衍生硅氧碳負極材料；

其中，稀鹽酸的濃度為4×10?^-4?~6×10?^-4?M，且氫離子濃度同甲基三甲氧基的含量成比例，每加入1?mL甲基三甲氧基硅烷保持氫離子物質的量為1.2×10?^-6?~1.6×10?^-6?mol；

前驅體溶液中，摩爾比配置為十六烷基三甲基氯化銨：甲基三甲氧基硅烷：環氧丙烷?=5：60~69：100~108；

前驅體溶液中還加入摻雜材料，摻雜材料包括銀納米線、石墨烯、納米硅粉，其中，銀納米線和石墨烯的質量占硅氧碳負極材料總質量的3%~5%；納米硅粉的質量同甲基三甲氧基的含量成比例，前驅體溶液中每加入1mL甲基三甲氧基硅烷時需加入100~150?mg納米硅粉；

高溫熱處理是使用管式爐進行高溫熱處理，保護氣氛為氬氣氛圍，管式爐熱處理溫度為900~1000?℃，保溫時間為4~5h，升溫速率以及降溫速率均為5~6?℃/min，管式爐降溫到室溫環境即完成處理。

2.根據權利要求1所述的彈性氣凝膠衍生高容量硅氧碳鋰電負極材料，其特征在于，溶劑置換是50~60?℃烘箱中用乙醇為溶劑，每次溶劑置換間隔時間為至少24?h。

3.根據權利要求1所述的彈性氣凝膠衍生高容量硅氧碳鋰電負極材料，其特征在于，步驟4）中，甲基三甲氧基硅氧烷濕溶膠靜置在60~75?℃鼓風干燥箱中進行干燥，干燥時間為4~5天。