一种碳硅复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳硅复合材料及其制备方法：将催化剂硫酸镍、蔗糖、单质粗硅粉和无水乙醇进行密闭式研磨，高温预烧结，得到粒度为20-100nm的纳米前驱体硅粉；按如下物质重量份配比碳硅复合材料的原材料：将上述纳米前驱体硅粉、人造石墨、聚乙烯吡咯烷酮、苯胺置于乙醇溶剂中，使纳米硅均匀分散在碳材料载体中；烧结、粉碎，得到碳硅复合材料。本发明制备的碳硅复合材料，对单质粗硅粉进行了加工处理，采用特定的材料配比以及分散和烧结方法，使得碳硅复合材料的结构稳定，因此在具备高的能量密度之外，还具有稳定的循环性能，用于锂离子电池时，比容量高，高温性能好，使用寿命长。

主权项

一种碳硅复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，制备纳米前驱硅粉按质量百分比，将3‑6%的催化剂硫酸镍、5‑8%的蔗糖、86‑92%的粒度为5‑10μm、纯度为99.9%以上单质粗硅粉和无水乙醇，控制质量固含量为10‑20%，进行密闭式研磨，先以1500‑2000rpm的转速进行湿法球磨15‑20h，再以600‑700rpm转动速度球磨2‑4h；然后取料到超声波分散器中进行超声震荡40‑60分钟，其中超声振动频率为25‑30KHz，功率密度为1‑2W/cm2，干燥；接着将干燥体进行高温预烧结处理：以5‑8℃/min的升温速度，至500‑550℃后，再以3‑5℃/min的升温速度，升温到750‑800℃，焙烧7‑10h，然后冷却到室温，最后进行粉碎得到粒度为20‑100nm的纳米前驱体硅粉；步骤2，配比碳硅复合材料的原材料按如下物质重量份配比碳硅复合材料的原材料：上述纳米前驱体硅粉                 5‑20粒径为10‑20μm的人造石墨         50‑100聚乙烯吡咯烷酮                     1‑3苯胺                               3‑5步骤3，超声分散将上述原材料置于乙醇溶剂中室温下搅拌均匀1‑3h，然后再连续超声分散2‑4h，使纳米硅均匀分散在碳材料载体中；步骤4，干燥、烧结、粉碎加热蒸发溶剂后，惰性气体保护下，以2‑3℃/分钟的升温速率升温至450‑500℃，保温2‑3h后，继续升温至900‑1000℃左右，升温速率为5‑8℃/分钟，保温烧结3‑5h后，样品随炉冷却至室温，整个过程中一直有惰性气氛保护，反应后的混合物经研磨破碎处理，得到碳硅复合材料。