[发明专利]一种核壳结构的硅电极材料制备方法

说明书

本发明涉及一种核壳结构的硅电极材料制备方法，以还原合金为载体，有机硅水解沉积二氧化硅，再与低熔点盐混合、热还原、包覆聚合物、高温煅烧，获得硅/碳/导电金属复合电极材料；还原合金为镁铜、铝铜、锌铜、镁镍、铝镍、锌镍、镁银、铝银、锌银、镁锡、铝锡、锌锡的一种或多种；低熔点盐为镓、锗、锡、铝、镁的氯盐、溴盐和氟盐中的一种或多种；聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及上述聚合物的衍生物中的一种或多种；硅：还原合金：低熔点盐的摩尔比为1∶(2～5)∶(1～20)；硅与聚合物前驱体的摩尔比为(1～20)∶1。该负极材料具有很好的电化学性能，在锂离子电池领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种核壳结构的硅电极材料制备方法。

背景技术

锂离子电池的迅猛发展推动了相关正负极材料的研发和产业化。纯硅因容量高、储量大而得到广泛关注。但其导电性差、充放电过程中体积变化大而导致电化学性能差。在众多的硅电极材料中，SiOx材料因循环性能稳定而被认定是有前景的负极材料，但SiOx的导电性还有待提高。

目前，SiOx表面改性或SiOx/C复合是提高其导电性常用的方法。专利1(CN105789577A，一种锂离子电池用硅负极材料的制备方法及该硅负极材料)将氧化亚硅与石墨混合煅烧，有效提高了硅负极材料的电化学性能。专利2(CN105406050A，一种复合硅负极材料、制备方法和用途)制备硅/硅氧化物/金属/碳复合电极材料；硅负极材料具有很好的电化学性能。

现有的SiOx电极材料电化学性能得到一些改善，但仍然存在一些缺陷。1)制备工艺复杂，且高温煅烧，能耗大。2)硅负极材料复合层未设定膨胀空间，活性物质易脱落。

发明内容

本发明目的在于提供一种核壳结构的硅电极材料制备方法，克服现有制备技术的缺陷，提高硅负极材料的电化学性能。为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：以还原合金为载体，有机硅水解沉积二氧化硅，再与低熔点盐混合、热还原、包覆聚合物、高温煅烧，获得硅/碳/导电金属复合电极材料；还原合金为镁铜、铝铜、锌铜、镁镍、铝镍、锌镍、镁银、铝银、锌银、镁锡、铝锡、锌锡的一种或多种；低熔点盐为镓、锗、锡、铝、镁的氯盐、溴盐和氟盐中的一种或多种；聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及上述聚合物的衍生物中的一种或多种；硅：还原合金：低熔点盐的摩尔比为1∶(2～5)∶(1～20)；硅与聚合物前驱体的摩尔比为(1～20)∶1；一种核壳结构的硅电极材料制备方法包括：

1)称量一定质量的还原合金颗粒分散在水溶液中，加入表面活性剂，超声1～20h；

2)将有机硅的乙醇溶液滴入步骤1)的产物，搅拌1～40h；温度控制在10～100℃；其中，有机硅为硅酸酯、硅烷、氯化硅、溴化硅及上述有机物衍生物的一种或多种；

3)将步骤2)的产物分离、烘干，与低熔点盐混合，放入容器、抽真空、封闭、在200～500℃放置2～40h；

4)将步骤3)的产物投入盐酸溶液，浸渍5～60h；分离、去离子水洗涤、烘干；

5)将步骤4)的产物投入酒精水溶液，加入一定量的聚合前驱体，匀速搅拌2～5h；然后加入引发剂，搅拌、静置、过滤、真空烘干；

6)将步骤5)产物投入密闭容器，在300～1000℃放置2～40h；获得硅负极材料。与其它硅负极材料相比，本发明专利具有如下优点：

1)本发明硅负极材料工艺简单、操作方便，有利于工业化生产。

2)本发明硅负极材料设计核壳空心层，有利于负极在充放电过程中体积缓冲；设计碳/SiOx/导电金属结构，提高SiOx的导电性。

3)本发明本发明制备的硅负极材料具有很好的电化学性能，50mA电流，100次循环，材料的充放电容量大于800mAh/g。

具体实施方式