硅/取向碳纳米管纱线及其制备方法和应用

摘要

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种硅/取向碳纳米管纱线及其制备方法和应用。本发明的硅/取向碳纳米管纱线，由硅/取向碳纳米管薄膜加捻形成。硅/取向碳纳米管薄膜由硅-碳纳米管皮芯结构以及纯碳纳米管以相同取向一定分布排列而成，其轴向与薄膜长度方向相一致。在硅/取向碳纳米管纱线中，取向碳纳米管提供了电子的快速传输通道，而且由取向碳纳米管所构建的骨架具有高的强度和良好柔性，因此硅/取向碳纳米管纱线可用作锂离子电池负极材料，能保证电极材料在循环过程中的稳定性；并且硅包裹在纱线中，可防止硅材料在循环过程中的脱落，同时硅材料周围均匀地被取向碳纳米管填充，可保证良好的电接触。

主权项

一种硅/取向碳纳米管纱线，其特征在于：由硅/取向碳纳米管薄膜加捻形成，捻回角为5º～35º，直径为100 nm～200 μm；其中，所述的硅/取向碳纳米管薄膜是由硅‑碳纳米管皮芯结构组成的单级取向薄膜，或者是由碳纳米管和硅‑碳纳米管皮芯结构组成的两级取向薄膜，或者是由碳纳米管、硅‑碳纳米管皮芯结构和碳纳米管组成的三级取向薄膜；所述的硅‑碳纳米管皮芯结构是指表面均匀包覆一层纳米硅的单根碳纳米管；纳米硅的厚度为5 nm～100 nm；所述的由硅‑碳纳米管皮芯结构组成的单级取向薄膜，是指薄膜仅由硅‑碳纳米管皮芯结构构成，且都具有相同取向，并且其轴向与薄膜长度方向一致；薄膜厚度为20 nm～20 μm；所述的由碳纳米管和硅‑碳纳米管皮芯结构组成的两级取向薄膜，是指薄膜分为上、下两部分，一部分由纯碳纳米管构成，另一部分由硅‑碳纳米管皮芯结构构成，并且所有的碳纳米管和硅‑碳纳米管皮芯结构都具有相同取向，而且其轴向与薄膜长度方向一致；薄膜各部分的厚度均为20 nm～20 μm；所述的由碳纳米管、硅‑碳纳米管皮芯结构和碳纳米管组成的三级取向薄膜，是指薄膜分为上、中、下三部分，上、下部分由纯碳纳米管构成，中间部分由硅‑碳纳米管皮芯结构构成，并且所有的碳纳米管和硅‑碳纳米管皮芯结构都具有相同取向，而且其轴向与薄膜长度方向一致；薄膜各部分的厚度均为20 nm～20 μm。