CN119400844A 一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法及应用 （河南科技学院）

一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法本发明公开了一种锂离子电池硅碳负极材核壳结构Si@LiNbO3@C材料；运用环保型壳聚糖构筑高比表面积、多级孔结构的三维多孔生物碳；将核壳结构Si@LiNbO3@C材料载入到三维多发明利用核壳结构碳球以及三维多孔生物碳的2将纳米Si和LiNbO3混合均匀得到Si@LiNb将壳聚糖分散于去离子水中得到浓度为3wt%~5wt%的壳聚糖溶液，孔生物碳气凝胶浸泡于核壳结构Si@LiNbO3@C溶液中，超声混合均匀后加热至无水乙醇挥使其内部的气凝胶碳化得到具有三维结构的多孔生物碳一核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料所述纳米Si和LiNbO3的质量比为0.2所述壳聚糖与交联剂乙酸的投料配比为1g:0.5~3mL，所述交联剂乙酸的浓度为0.5~所述核壳结构Si@LiNbO3@C材料与多孔生物碳气凝胶的质量比为0.58.根据权利要求1~7中任意一项所述的方法制得的锂离子电池硅碳负极材料在制备锂9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述锂离子电池负极用于组装锂离子电3_3Scm_14核壳结构碳球不能完全包覆Si@LiNbO3，从导致将硅的有害破坏转化为有利过程的目的失该碳负极材料能够用于制备锂离子电池负极并进一将纳米Si和LiNbO3混合均匀得到Si@LiNb将步骤S1得到的Si@LiNbO3材料分散于有机碳溶液中，于150~200℃水热反应4~12h，再经水洗、烘干后在无氧气氛下于600~800℃煅烧1~3h得到核壳结构Si@LiNbO3@C材将壳聚糖分散于去离子水中得到浓度为3wt%~5wt%的壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液将步骤S2得到的核壳结构Si@LiNbO3@C材料与无水乙醇混合均匀，再将步骤S3得到的多孔生物碳气凝胶浸泡于核壳结构Si@LiNbO3@C溶液中，超声混合均匀后加热至无水将步骤S4得到的多孔生物碳气凝胶一核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料进行微波加热处理使其内部的气凝胶碳化得到具有三维结构的多孔生物碳一核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料即锂离子电池硅碳负极材料，其中微波加热处理的功率为300~700W，时间为5~[0013]进一步限定，步骤S4中所述核壳结构Si@LiNbO3@C材料与多孔生物碳气凝胶的质5生物碳对核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料起到限域保护作用，同时抑制了部分纳米Si在构筑核壳结构时未完全包裹而与电解液接触导致容量快速衰减的+构碳球由于碳结构的软环境不仅会抑制Si的体积膨胀，而且会作为限域结构，将Si和输并能够缓冲充放电过程中Si的体积膨胀以及导物碳可弥补因第二重核壳结构碳球不能完全包覆Si@LiNbO3，从导致将硅的有害破坏转化图3是实施例1~3和对比例1~4制备的6将Si@LiNbO3材料分散在有机碳溶液（有机碳溶液可选为蔗糖溶液或淀粉溶液中下煅烧（煅烧温度可选为600~800℃,煅烧时间可选为1~3h）得到核壳结构Si@LiNbO3@C材将壳聚糖分散在适量的去离子水中配制一定浓度（壳聚糖溶液浓度可选为3wt%~将核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料与多孔生物碳气凝胶按照一定的质量比称取（核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料与多孔生物碳气凝胶的质量比可选为0.5~2.5:1将核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料与无水乙醇混合均匀；之后将多孔生物碳气凝胶浸泡在混合均壳结构Si@LiNbO3@C复合材料。到具有三维结构的多孔生物碳一核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料即锂离子电池硅碳负极材按照纳米Si：LiNbO3的质量比为3%:1准确称取，在球磨机中7将步骤S1中所得Si@LiNbO3材料均匀分散在浓度为0.7mol℃水热反应8h，再经水洗、烘干后在氮气气氛下于700℃煅烧2h得到核壳结构Si@LiNbO3@C500mg步骤S2中核壳结构Si@LiNbO气凝胶称取278mg浸泡在核壳结构Si@于70℃冷冻干燥24h得到多孔生物碳气凝胶核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料；将步骤S4中的多孔生物碳气凝胶一核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料在600W的功率构Si@LiNbO3@C复合材料即锂离子将步骤S1中所得Si@LiNbO3材料均匀分散在浓度为0.2mol℃水热反应4h，再经水洗、烘干后在氮气气氛下于600℃煅烧1h得到核壳结构Si@LiNbO3@C按照核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料与多孔生物碳气凝胶的质量比为0.5:1称取。称取500mg步骤S2中核壳结构Si@Li孔生物碳气凝胶称取1000mg浸泡在核壳结构Si@LiNbO3@C溶液中，超声1h后加热至无水乙将步骤S4中的多孔生物碳气凝胶一核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料在300W的功率8按照纳米Si：LiNbO3的质量比为4%:1准确称取，在球磨机中将步骤S1中所得Si@LiNbO3材料均匀分散在浓度为1mol/L的蔗糖溶液中，于200℃按照核壳结构纳米硅@LiNbO3@C复合材料与多孔生物碳气凝胶的质量比为2.5:1称取，称取500mg步骤S2中核壳结构步骤S3中多孔生物碳气凝胶称取200m加热至无水乙醇挥发，再于一50℃冷冻干燥48h得到多孔生物碳气凝胶一核壳结构Si@将步骤S4中的多孔生物碳气凝胶一核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料在700W的功率条件下微波加热处理10min使其内部的气凝胶碳化得到具有三维结构的多孔生物碳一核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料即锂离子按照核壳结构纳米硅@C材料与多孔生物碳气凝胶的质量比为1.8:1称取，称取500mg步骤S1中核壳结构Si@C材料并与无水乙醇混合均匀，将步骤S2中多孔生物碳气凝胶9波加热处理8min使其内部的气凝胶碳化得到硅按照纳米Si：LiNbO3的质量比为3%:1准确称取，在球磨机中以4按照步骤S1中Si@LiNbO3材料与多孔生物碳气凝胶的质量比为1.8:1称取，称取将步骤S3中的多孔生物碳气凝胶一Si@LiNbO3复合材料在600W的功率条件下微波按照纳米Si：LiNbO3的质量比为3%:1准确称取，在球磨机中将步骤S1中所得Si@LiNbO3材料均匀分散在浓度为0.7mol按照纳米Si：LiNbO3的质量比为3%:1准确称取，在球磨机中将步骤S1中所得Si@LiNbO3材料均匀分散在浓度为0.7mol℃水热反应8h，再经水洗、烘干后在氮气气氛下于700℃煅烧2h得到核壳结构Si@LiNbO3@C按照核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料与多孔生物碳气凝胶的质量比为1.8:1称取，物碳气凝胶称取278mg浸泡在核壳结构Si@LiNbO3@C溶液中，超声2h后加热至无水乙醇挥将步骤S4中的多孔生物碳气凝胶一核壳结构Si@LiNbO3@C复合材料转移至管式炉中在氮气气氛下于600℃煅烧2h得到硅碳负极材料。[0034]本发明实施例1所制