一种用于锂电池负极的硅复合材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种用于锂电池负极的硅复合材料及其制备方法。该硅复合材料为三维网络结构，包括纳米硅单质和二氧化硅气凝胶，纳米硅单质镶嵌在二氧化硅气凝胶的微孔中。该制备方法包括以下步骤：将有机硅酸盐、无机硅酸盐、聚乙烯醇与水按质量比为1：（0.3‑1）：（0.1‑0.2）：（3‑7）混合，滴加酸，然后加入单质纳米硅粉，滴加氨水，再在50℃‑80℃条件下保温20min‑40min，然后与发泡组合物混合，加热发泡，得到纳米硅单质/二氧化硅气凝胶。本发明提供的硅复合材料，能将纳米硅单质固定在二氧化硅气凝胶的微孔中，并能使气凝胶与硅的膨胀或收缩保持一致性，防止硅体积膨胀造成的粉末化现象，提高锂电池的循环性能。

主权项

一种用于锂电池负极的硅复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：将有机硅酸盐、无机硅酸盐、聚乙烯醇与水按质量比为1：（0.3‑1）：（0.1‑0.2）：（3‑7）混合，得到第一混合物，向所述第一混合物中滴加酸溶液调节其pH为3‑6，得到二氧化硅粗溶液；步骤二：将所述二氧化硅粗溶液进行离心提纯，然后加入单质纳米硅粉，得到第二混合物，向所述第二混合物种滴加氨水溶液调节其pH为7‑9，随后进行超声分散，得到纳米硅单质/二氧化硅混合溶胶前驱体，其中，所述单质纳米硅粉末与所述机硅酸盐的质量比为 1：（5‑20），所述纳米硅单质的粒径为30 nm‑ 80 nm；步骤三：将所述纳米硅单质/二氧化硅混合溶胶前驱体在50℃‑80℃条件下保温20min‑40min，得到半干状纳米硅单质/二氧化硅混合凝胶；步骤四：将聚氨酯纳米粒子、发泡剂、聚合物乳液、氟碳表面活性剂在1500‑2500rpm转速条件下乳化30min‑40min，得到发泡组合物；步骤五：将所述发泡组合物与所述半干状纳米硅单质/二氧化硅混合凝胶混合，然后在常压、100℃‑120℃温度下加热发泡，得到纳米硅单质/二氧化硅气凝胶，经细化分级得到用于锂电池负极的硅复合材料。