一种纳米多孔硅锂电池负极材料及其制备方法与应用

摘要

一种纳米多孔硅锂电池负极材料及其制备方法与应用，该纳米多孔硅锂电池负极材料按照以下方法制成：（1）将硅片生产过程中所产生的硅微粉废料过滤沉淀，酸洗除杂，烘干，得硅微粉，或者直接选取纯度为99%以上，平均粒径为1～6μm的金属硅微粉，进行研磨；（2）对硅微粉进行染色化学腐蚀，得纳米多孔硅粉末；（3）对纳米多孔硅粉末进行荧光检测；（4）将纳米多孔硅、导电剂和粘结剂按一定比例混合制成浆料,再将浆料涂覆在金属集电极上,即成。本发明锂电池负极材料孔隙率高，可以抵抗锂电池中嵌锂脱锂过程中产生的体积膨胀，并且对硅片生产的硅微粉废料进行有效的回收和利用，减少了环境污染。

主权项

一种纳米多孔硅锂电池负极材料，其特征在于，按照下述方法制备而成：（1）将硅片生产过程中所产生的废浆料过滤沉淀，酸洗除杂，并且烘干，得到硅微粉，或者直接选取纯度为99%以上，平均粒径为1～6μm的金属硅微粉，进行进一步球磨处理，球磨时间为4‑10小时；（2）将经步骤（1）球磨处理后的硅微粉置于用于染色腐蚀的强酸溶液中，进行腐蚀，腐蚀时间为5～180分钟，直至出现土黄色多孔硅泡沫，或者溶液中不再产生气泡即可；所述染色腐蚀的强酸溶液由HF、HNO₃和H₂O组成，其中HF:HNO₃:H₂O的摩尔比是20～1:1:20～5；（3）将经步骤（2）处理后的硅微粉进行抽滤，干燥，并且进行荧光检测，即用紫外或可见光光源的激光照射，如果有红黄色荧光产生，则腐蚀效果达到，得到纳米多孔硅粉；否则，继续进行步骤（2）；（4）将经步骤（3）处理后的纳米多孔硅与导电剂、粘结剂按质量比为8～7:1～2:1，根据粘结剂的特性，选用N‑甲基吡咯烷酮或者水做溶剂，混合制备成浆料；所述导电剂为鳞片状石墨粉或导电炭黑，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、海藻酸钠或者羧甲基纤维素钠；（5）将经步骤（4）处理后的浆料涂覆在金属集电极上,涂层的涂覆厚度为80～120μm,置于鼓风烘箱中烘干,烘干温度为80‑100℃，烘干时间为1‑4h；（6）将经步骤（5）处理后的金属集电极经辊压机辊压，使得涂层厚度为60‑80μm，即得纳米多孔硅锂电池的负极材料。