用工业硅废料制备锂离子电池多孔硅复合负极材料的方法

摘要

本发明属于电化学领域，特别涉及锂离子电池负极材料和含硅工业废料的再利用。硅烷和三氯氢硅是制备有机硅聚合物及多晶硅的重要原料，其生产过程中产生的含硅工业废料产量巨大。通常此废料在回收其中铜(残留的催化剂)后，即作为泥土填埋。本发明对此工业废料进行洗涤、分选、粉碎等预处理后再进行碳包覆，得到的多孔硅/碳/铜复合材料用作锂离子电池的负极材料。此材料中的硅具有丰富的孔结构，其多孔结构及包覆的碳层能降低硅在嵌脱锂过程中发生的体积膨胀-收缩，所含的铜及包覆的碳层，可提高硅基负极材料的导电性，从而提高硅基负极材料的比容量及循环性能。本发明既实现了工业废料的再利用，又为锂离子电池高比容量硅负极材料的制备提供了一条廉价、实用的新途径。

主权项

一种用工业硅废料制备锂离子电池多孔硅复合负极材料的方法，该制备方法步骤如下：①预处理：针对不同来源的废料，使用两种预处理方法，一种是对于来源于制备硅烷工艺过程的工业硅废料，其预处理步骤为在氮气保护下200～800℃热解硅烷聚合物；另一种是对于来源于制备三氯氢硅工艺过程的工业硅废料，其预处理步骤为以清水清洗，清洗方法为浸泡、抽提或搅拌；②从预处理硅废料中分选出粒径小于1mm的颗粒；③将分选出的物料在球磨或研磨机中粉碎为粒径小于10μm的微粉；④以有机物为碳源，对微粉材料进行包覆，有机物的质量百分比例为1％～40％；⑤在高温炉中，对碳源包覆的微粉材料加热处理，热处理温度为400～1000℃，热处理时间为0.1～72h，使有机物碳化并提高导电性，得到多孔硅复合负极材料，主要成分为硅、铜、碳，硅的质量份数为30～99％，铜的质量份数为0.1～30％，碳的质量份数为1～15％。