[发明专利]利用硅片切割废料制备锂电池储能材料的方法及锂电池

摘要

本发明公开了利用硅片切割废料制备锂电池储能材料的方法及锂电池，该方法包括以下步骤：步骤1废硅料的分级及处理制备内核粒子；步骤2聚有机硅氧烷‑二氧化硅包覆亚微米硅粒子形成中间层骨架结构；步骤3使用有机富碳物质中进行高温炭化形成外部包覆。该方法制备所得的锂电池储能材料中，经高温还原‑解聚形成的纳米硅，有序的分布在交联网状的中间层中，其中间层结构具有良好的伸缩回复性和空隙空间，可有效的缓冲内核材料剧烈的体积收缩变化，延长锂离子电池使用寿命。

主权项

一种利用硅片切割废料制备锂电池储能材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，选取硅片切割废料经溶剂超声分散后，使用过滤装置进行亚微米级硅粒子和微米级硅粒子的分离，分离精度为1μm，得到亚微米级硅滤液c和沉淀物d；在所述滤液c中加入有机硅烷偶联剂，对亚微米级硅粒子进行表面接枝，得到组分e，所述组分e为内核A粒子；将沉淀物d分散在有碱性催化剂的水中发生水解反应，过滤后得到多硅酸盐溶胶溶液组分f和不溶沉淀物g；步骤2，在30‑50℃温度条件下将有机硅氧烷进行水解0.5‑3小时，然后将步骤1制得的组分e加入到所述已水解的有机硅氧烷中，调节PH值至3～7，同时加入步骤1制得的组分f参与反应形成水合二氧化硅mSiO2·nH2O，水解的硅氧烷与水合二氧化硅表面的活性基团反应形成网状的Si‑O‑Si结构，形成以内核A粒子为核均匀包覆的聚有机硅氧烷‑二氧化硅的壳层B，在50～100℃温度条件下反应1～4小时后，将所得物质过滤干燥并粉碎后得到粒径为1～10μm的AB复合粒子；干燥温度为100～200℃；步骤3，将步骤2制得的产物加入到有机富碳物质中，形成包覆制得浆料；然后逐步升温进行炭化、还原反应，升温区间为900‑1500℃；在逐步升温的过程中，最外层物质炭化形成无定形碳层，其中部分还原性炭与中间层聚有机硅氧烷‑二氧化硅产生还原反应生成排列均匀的纳米硅,中间层中有机链段经高温裂解形成环状空隙，部分有机富碳物质形成有机物包覆层；最后将所制得的产物经HF水溶液洗涤、过滤和干燥制得所述锂电池储能材料。