一种核壳结构的锂离子电池负极用聚苯胺/硅复合材料制备方法

摘要

本发明涉及一种核壳结构的锂离子电池负极用聚苯胺/硅复合材料制备方法。该复合材料具有双层核壳结构，核心材料为纳米硅，第一层核壳材料为金属铜和碳，第二层核壳材料为聚苯胺；两层核壳材料之间存在空心缓冲体积。该复合材料的制备方法为：通过机械球磨混合纳米硅、硝酸铜和葡萄糖，然后在高温500-1000℃结制备核壳结构的硅/铜/炭复合材料；利用硝酸铝水解包覆硅/铜/炭复合材料并生成硅/铜/碳/氢氧化铝微球，进一步通过苯胺聚合反应在其表面包覆并生成聚苯胺/硅/铜/炭/氢氧化铝微球，再通过盐酸去除氢氧化铝，最后真空干燥获得双层核壳结构的聚苯胺/硅/铜/炭复合材料。该复合材料用于锂离子电池负极时，具有很高的比容量和优异的循环性能：0.1C放电容量大于900mAh/g，首次充放电效率大于85％，350次循环后容量保持在90％以上。

主权项

一种核壳结构的锂离子电池负极用聚苯胺/硅复合材料制备方法，其特征在于：该复合材料具有双层核壳结构，核心材料为纳米硅，第一层核壳材料为金属铜和碳，第二层核壳材料为聚苯胺；两层核壳材料之间存在空心缓冲体积。所述方法包括如下步骤：1)、称量一定摩尔数的纳米硅、硝酸铜和葡萄糖；硝酸铜为硅摩尔总数的5～10％，葡萄糖为硅摩尔总数的2～15％；氩气保护，采用机械球磨法混合3‑20h；其中：纳米硅的粒径为10～500nm；硝酸铜的粒径0.1～20um；2)、将步骤(1)的球磨产物在氩气‑还原气氛保护下，500‑1000℃恒温2‑5h；3)配制硝酸铝的酒精水溶液并倒入反应釜，硝酸铝为纳米硅摩尔总数的1：1～3，水为酒精溶液10～60vol％；再将步骤(2)煅烧产物放入反应釜，匀速搅拌并在150～200℃恒温5‑20h；反应产物离心分离并用蒸馏水洗涤2～3次；4)、将步骤(3)的分离产物放入反应釜，加入苯胺乙醇溶液，苯胺为硅摩尔数的1～15％；匀速搅拌，缓慢滴入FeCl3溶液(FeCl3与苯胺等摩尔数)，搅拌2～10h，然后静止5～24h；反应产物离心分离并用蒸馏水洗涤2～3次；5)、将步骤(4)得到的产物，浸入过量10～20wt％HCl溶液5～24h；反应产物离心分离并用蒸馏水洗涤2～3次；6)、将步骤(5)得到的产物，在60～100℃真空干燥5～10h，获得核壳结构的聚苯胺/硅复合材料。