[发明专利]一种织物状碳包覆二氧化硅复合材料和应用

权利要求书

1.一种织物状碳包覆二氧化硅复合材料，其特征在于：制备步骤如下：

⑴将纳米二氧化硅通过超声搅拌20～50min均匀分散在去离子水中，得到分散均匀的二氧化硅悬浮液；

⑵将纤维素纳米纤丝加入去离子水中后进行超声搅拌，配制成浓度为0.1～5wt％的凝胶状纤维素纳米纤丝悬浮液，按质量比1：1～30的比例将步骤⑴得到的二氧化硅悬浮液缓慢加入到纤维素纳米纤丝悬浮液中，再进行超声分散20～90min，配制出二氧化硅/纤维素纳米纤丝混合溶液；

⑶将步骤⑵制得的混合溶液于-80～-60℃冷冻4～36h，之后再迅速取出进行冻干处理，得到二氧化硅/纤维素纳米纤丝复合气凝胶；

⑷将步骤⑶中的二氧化硅/纤维素纳米纤丝复合气凝胶置于管式炉进行碳化处理，升温过程为：在空气氛围下升温至200～300℃，保温1～4h，然后在惰性气体保护下，升温至500～1200℃，保温1～5h，冷却至室温后得到织物状碳包覆二氧化硅复合材料；

所述步骤⑴中纳米二氧化硅的浓度为0.5～10wt％，纳米二氧化硅的粒径大小为10～300nm；

所述步骤⑵中纤维素纳米纤丝的直径为2～60nm，长度为0.5～60微米，长径比大于100；

所述步骤⑶中迅速取出进行冻干处理具体为：取出置于超低温快速冷冻冰箱中-80～-60℃冷冻4～36h，之后再迅速取出于冷冻干燥箱-70～-50℃下进行冻干处理12～48h；

所述步骤⑷中惰性气体为氩气、氦气其中的一种；

所述步骤⑷中在空气氛围中，以1～5℃/min的速率升温到200～300℃，保温1.5～3.5h，然后在惰性气体的保护下，以5～15℃/min的速率升温到600～1200℃，保温2～5h。

2.如权利要求1所述的织物状碳包覆二氧化硅复合材料在电池方面中的应用。

3.利用如权利要求1所述的织物状碳包覆二氧化硅复合材料组装半电池的方法，其特征在于：步骤如下：

⑴按照织物状碳包覆二氧化硅复合材料：乙炔黑：聚偏氟乙烯＝8:1:1的质量比称量并混合，在研钵中研磨10～70min后得到黑色粉末；然后按固液比1：2～10的比例向粉末中滴加N-甲基-1-吡咯烷酮，搅拌均匀将其调制成浆液状态；

⑵将得到的均匀浆料快速涂覆在干燥的铜箔上，再将涂有浆料的铜箔放入真空干燥箱，在30～100℃下真空干燥3～30h；

⑶使用压片机将涂覆并干燥后的铜箔压实，使用冲片机将涂覆有复合材料的铜箔切割成直径10～20mm的电极片，再将电极片于30～150℃下烘干处理0.5～8h备用；

⑷按照负极壳、电极片、电解液、隔膜、电解液、锂片、垫片、弹簧片、正极壳的先后顺序在手套箱中组装半电池，半电池组装成功后用封装机对其进行封装，即得半电池。

4.根据权利要求3所述的织物状碳包覆二氧化硅复合材料组装半电池的方法，其特征在于：所述步骤⑷中电解液为六氟磷酸锂的有机溶液混合液，其中，有机溶液混合液中六氟磷酸锂的浓度为1.0M，有机混合液为体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯，所述步骤⑷中隔膜为聚丙烯微孔膜。