一种锂离子电池氧化硅/碳复合负极材料的制备方法

摘要

本发明提供了一种锂离子电池用氧化硅/碳复合负极材料的制备方法，属于新材料和电化学领域。本发明提供的氧化硅/碳复合材料以具有干凝胶或气凝胶结构的多孔碳材料为基体，氧化硅颗粒均匀分散在碳基体中。本发明以间苯二酚和甲醛为基体原料，有机硅为硅源，采用一步溶胶-凝胶法结合热处理工艺，制备纳米氧化硅/碳复合负极材料。本发明的优点在于工艺过程简单，反应容易控制且条件温和，便于规模化制备。此方法制备的氧化硅/碳复合负极材料具有较高比容量以及良好循环稳定性，是一种理想的锂离子电池负极材料，可广泛应用于各种便携式电子设备、电动汽车以及航空航天等领域。

主权项

一种锂离子电池氧化硅/碳复合负极材料的制备方法，其特征是先由一步溶胶‑凝胶法制备出具备干凝胶或气凝胶结构的多孔氧化硅/碳前驱体材料，再结合热处理工艺，制备纳米级氧化硅/碳复合负极材料，具体工艺步骤为：（1）配置溶液：选用间苯二酚，称取所需质量，溶解于一定量去离子水中，再加入一定量甲醛溶液，搅拌均匀形成溶液，此溶液记为溶液A；选用有机硅为硅源，量取所需体积，溶解于一定量无水乙醇中，再加入一定量的去离子水，搅拌均匀形成透明溶液；其中无水乙醇与有机硅的体积比为：无水乙醇/有机硅=1~2，有机硅与去离子水的体积比为：有机硅/去离子水=2~4，此溶液记为溶液B；（2）在搅拌条件下，向溶液A中加入一定量的凝胶催化剂，此溶液记为溶液C；（3）在搅拌条件下，向溶液B中加入一定量的酸性催化剂，调节溶液的pH值在1~5，此溶液记为溶液D；（4）将溶液D滴加到溶液C中，持续搅拌0.5~2 h，移入水浴锅中进行保温处理，静置后形成凝胶；（5）向步骤（4）形成的凝胶中加入无水乙醇进行老化，每隔24 h置换无水乙醇，重复1~3次；（6）将步骤（5）中老化后的凝胶进行常压干燥，得到前驱体产物；（7）氮气或氩气保护气氛下，将步骤（6）所得的前驱体产物升温至800~1200 oC保温1~4 h，随炉冷却至室温制得纳米氧化硅/碳复合负极材料粉体。