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硅碳負(fù)極材料及其制備方法和應(yīng)用與流程

801   編輯:中冶有色網(wǎng)   來(lái)源:贛州立探新能源科技有限公司  
2023-10-25 10:43:44
1.本發(fā)明屬于二次電池技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種硅碳負(fù)極材料及其制備方法和應(yīng)用。 背景技術(shù): 2.目前鋰離子電池技術(shù)受限于能量密度導(dǎo)致電動(dòng)汽車有限續(xù)航里程的問(wèn)題,給用戶帶來(lái)續(xù)航焦慮,嚴(yán)重制約著電動(dòng)汽車的市場(chǎng)占有率。提升電池能量密度主要通過(guò)優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)和提升材料的能量密度兩種途徑,負(fù)極材料在電池質(zhì)量占比約為16%,使用高容量負(fù)極材料是提升電池能量密度的有效手段之一。 3.傳統(tǒng)鋰離子電池負(fù)極材料為石墨材料,但其理論容量較低(372mah/g),無(wú)法滿足于市場(chǎng)的需求。硅基負(fù)極材料具有與石墨相似的脫鋰電位,且擁有較高的理論比容量(4200mah/g),作為鋰電池負(fù)極,在提高動(dòng)力電池性能上有著巨大的應(yīng)用潛力,但是硅基材料在充放電過(guò)程中存在巨大的體積效應(yīng)(>300%),導(dǎo)致形成的固體電解質(zhì)界面膜不穩(wěn)定,顆粒易發(fā)生破裂和粉化,從而喪失與集流體的電接觸,最終導(dǎo)致電極容量快速衰減和較低的庫(kù)侖效率,造成循環(huán)性能急劇下降。因此,如何提升循環(huán)性能對(duì)硅材料在鋰離子電池中的應(yīng)用有重大意義。 技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素: 4.本發(fā)明的目的在于提供一種硅碳負(fù)極材料及其制備方法,本發(fā)明提供的制備方法得到的硅碳負(fù)極材料具有優(yōu)越的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。 5.為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案: 6.本發(fā)明提供了一種硅碳負(fù)極材料的制備方法,包括以下步驟: 7.采用化學(xué)氣相沉積法,將金屬化合物進(jìn)行第一碳包覆,得到多孔碳基質(zhì)前驅(qū)體;所述金屬化合物包括氧化鉀、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、氧化鋅、碳酸鈉、碳酸鎂和碳酸鈣中的一種或多種; 8.將所述多孔碳基質(zhì)前驅(qū)體進(jìn)行酸洗,得到多孔碳基質(zhì); 9.采用化學(xué)氣相沉積法,將所述多孔碳基質(zhì)進(jìn)行硅沉積,得到硅碳前驅(qū)體; 10.采用有機(jī)碳源裂解的方式,將所述硅碳前驅(qū)體進(jìn)行第二碳包覆,得到所述硅碳負(fù)極材料。 11.優(yōu)選地,所述金屬化合物的中值粒徑為10nm~100μm; 12.所述第一碳包覆采用的碳源包括甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和乙炔中的一種或多種;所述碳源的氣體流量為0.1~5l/min; 13.所述第一碳包覆的溫度為700~900℃,時(shí)間為0.5~12h;所述第一碳包覆在惰性氣體中進(jìn)行。 14.優(yōu)選地,所述酸洗采用的酸為稀鹽酸、稀硫酸和稀硝酸中的一種或多種; 15.所述酸的濃度為0.5~5mol/l;所述酸與金屬化合物的摩爾比大于1.2:1; 16.所述酸洗的時(shí)
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