[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池负极材料及其制备方法，其特征在于：是以硅纳米颗粒为原料，首先在其外表面包覆一层二氧化硅，得Si@SiO₂前驱体；然后再在前驱体外表面包覆一层聚苯胺，得Si@SiO₂@PANI复合材料；再对该复合材料进行煅烧，使PANI碳化为氮氧掺杂的多孔碳，得Si@SiO₂@NOC复合材料；最后再用氢氟酸进行刻蚀，去除SiO₂，得Si@Void@NOC复合材料，作为锂离子电池负极材料。本发明可充放电的锂离子电池负极材料，有效解决了硅纳米材料在电池充放电过程中的体积膨胀问题，改善了电池的循环性能和倍率性能；且制备方法简单，可实现大规模生产。

主权项

1.一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：是以硅纳米颗粒为原料，首先在硅纳米颗粒外表面包覆一层二氧化硅，得Si@SiO₂前驱体；然后再在Si@SiO₂前驱体外表面包覆一层聚苯胺，得Si@SiO₂@PANI复合材料；再对Si@SiO₂@PANI复合材料进行煅烧，使PANI碳化为氮氧掺杂的多孔碳，多孔结构含介孔，得Si@SiO₂@NOC复合材料；最后再用氢氟酸对Si@SiO₂@NOC复合材料进行刻蚀，去除SiO₂，得Si@Void@NOC复合材料，作为锂离子电池负极材料；具体包括如下步骤：(1)将0.15g硅纳米颗粒均匀分散在280mL乙醇和70mL水的混合溶液中，然后加入400μL氨水并搅拌均匀，再滴加800μL正硅酸四乙酯，反应5h，使硅纳米颗粒的外表面包覆一层二氧化硅，离心分离，得Si@SiO₂前驱体；(2)将步骤(1)所得Si@SiO₂前驱体分散在30mL去离子水中，加入2.5mL的1mol/L盐酸溶液，超声溶解1h，然后滴加200μL苯胺溶液并搅拌均匀；将0.5g过硫酸铵溶解在1mL的1mol/L盐酸溶液中；将反应液转移至低温反应器中，在0℃条件下将过硫酸铵的盐酸溶液滴加到反应液中，继续在0℃反应24h，使Si@SiO₂前驱体的的外表面包覆一层聚苯胺，离心分离、60℃烘干，得Si@SiO₂@PANI复合材料；(3)将所述Si@SiO₂@PANI复合材料在马弗炉中惰性气氛下800℃煅烧4h，使PANI碳化为氮氧掺杂的多孔碳，多孔结构含介孔，得Si@SiO₂@NOC复合材料；(4)将Si@SiO₂@NOC复合材料浸泡在质量浓度为10％的氢氟酸中刻蚀8h，去除SiO₂，得Si@Void@NOC复合材料，作为锂离子电池负极材料。