一種以硅藻土為原料製備多孔矽/炭複合材料及應用的製作方法

2023-06-11 20:37:16

專利名稱：一種以硅藻土為原料製備多孔矽/炭複合材料及應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種以硅藻土為原料製備多孔矽/炭複合材料及應用，具體的說涉及用硅藻土製備多孔矽的矽/炭鋰離子電池負極材料。
背景技術：
隨著電子和信息產業的快速發展，移動通訊、數字處理機、可攜式計算機得到了廣泛應用，空間技術的發展和國防裝備的需求以及電動汽車的研製和開發促進了化學能源特別是鋰離子二次電池的迅速增長。目前使用的二次電池主要有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。鋰離子電池是目前使用最廣泛的二次電池。與傳統鎳氫可充電池和鎳鎘可充電池相比，它具有更高的能量密度，更高的工作電壓，較低的自放電等優勢。目前，鋰離子電池研發的重點是開發高容量和高功率的動力型鋰離子電池和電池組。電池的容量取決於電池的正極，負極和其他組分如隔膜，電解液等材料的容量，常用的正極材料如鈷、鎳、錳的氧化物LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4，它們的容量範圍在160-200 mAh/g。 因此要提高電池的總容量，需要提高材料的負極容量。傳統的商用鋰離子電池的負極原料為石墨，其理論容量僅為372 mAh/g。要想獲得更高比容量和比功率的鋰離子電池需要尋找替代石墨的負極材料。在非炭的負極活性材料中，矽的理論儲鋰容量高可達4200 mAh/g，其嵌鋰電位在0. 5 V以下，又因其在地球上的儲量豐富，成本低廉得優點成為了目前最有前景的鋰離子電池負極材料。但是矽在充放電過程中，由於脫嵌鋰的合金化反應造成了較大的體積膨脹，以及在充放電過程中，SEI膜被與電解液接觸反應形成的氫氟酸不斷侵蝕，導致了矽的首次不可逆容量較大和容量衰減很快。將矽基材料與炭材料複合可以在一定程度上改善其循環性能和降低其不可逆容量。炭的加入一方面提供了更多的電導率，改善了材料的循環性，另一方面充當了惰性基體，在一定程度上降低了矽在充放電過程中的體積膨脹。專利CN1891668A曾報導一種球形外觀、核殼結構的矽碳複合材料的製備，這種方法只以超細矽粉為原料，且矽的含量較低， 導致矽碳複合材料的比容量較低，本發明報導的是一種多孔矽/碳複合材料的製備，由於矽具有多孔結構，與碳材料複合後能顯著增強材料的循環穩定性和比容量。常用的矽基材料原料包括商用矽粉，或矽氧化物，矽氯化物，有機矽等化合物通過化學反應製備的矽。專利CN101533907A報導了採用金屬鎂粉還原矽的氧化物。這些原料大多來自於化工合成，採用天然礦物作為矽基原料的研究較少。硅藻土是一種古代生物沉積的矽質沉積巖，其主要化學成分為SiO2,以及少量的 i^203、Al203、Ca0，Mg0和有機質。通常呈淺黃色或淺灰色，由於其具有天然的多孔結構工業上常用來作為保溫材料、過濾材料、填料、研磨材料、水玻璃原料、脫色劑及硅藻土助濾劑， 催化劑載體等。本發明提出以天然硅藻土為原料，除了鎂，還採用其它金屬如鋁、鉀、鈉等還原硅藻土，製備多孔矽材料
發明內容
本發明主要是採用天然礦物為原料，提供一種從硅藻土製備矽/炭負極的製備方法，該方法具有成本低廉，操作工藝簡單等優點。本發明的技術技術方案是一種以硅藻土為原料製備的多孔矽/炭複合材料，其組分以質量分數計炭的含量佔2-98 %，矽的含量佔98-2 % ；所述多孔矽孔徑在0. 01納米至10微米，該矽/炭複合物的粒徑在10納米至50微米。本發明的另一目的是提供上述以硅藻土為原料製備的多孔矽/炭複合材料方法， 具體製備過程如下
(1)首先將硅藻土原礦磨碎，與水按質量比1:5-20混合浸漬並加入1-50毫升濃度為 0. 01摩爾/升的NaOH做分散劑，強力攪拌I-M小時後靜置1_48小時，吸出上層懸浮漿料， 將漿料經過離心分離或者過濾乾燥。並在空氣氣氛下升溫至300-1000 °C，煅燒2-80小時去除有機質，最後在濃度為1-50 %的硫酸溶液中25-100 °C下浸泡1-50小時，最後經洗滌乾燥得到純度較高的硅藻土；
(2)將經步驟(1)處理後的硅藻土採用金屬熱還原法製備多孔矽採用鎂、鋁、鋰、鈉、 鉀金屬粉末做還原劑，將硅藻土與還原劑按照比例1:0. 1-20混合後，在惰性氣體保護下， 升溫至60-1000 °C之間，還原1-48小時，之後冷卻至室溫，所得產物最後在濃度為1-50 % 的鹽酸溶液或者硫酸溶液中浸泡去除雜質，再經洗滌乾燥，得到具有多孔結構的矽；
(3)多孔矽/炭複合材料的製備將步驟( 製備所得的多孔矽與炭的前驅體按質量比1-5:1混合溶於相應的溶劑，超聲分散2-8小時，將分散後的混合溶液在惰性氣氛保護下熱解炭化或水熱炭化製備多孔矽/炭複合材料；其中，熱解炭化的工藝條件為溫度 600-1500 °C，保溫6-20小時；水熱炭化的工藝條件為溫度為180-220 °C下水熱反應 12-48小時，混合物體積佔反應體積的50 %-90 %，將得到的混合溶液離心取固體物，再在惰性氣體保護下，400-1000 ！之間炭化2- 小時。所述惰性氣氛包括氮氣、氬氣和/或氦氣。所述的炭的前軀體包括聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚丙烯、聚乙二醇、浙青、檸檬酸、葡萄糖、澱粉、抗壞血酸、纖維素、酚醛樹脂、炭凝膠、葡萄糖、蔗糖、澱粉、檸檬酸。進一步，所述步驟(3)還可採用以為將多孔矽與炭材料按質量1-5:1混合，在惰性氣氛保護下高能球磨機中球磨10-24小時，球磨機轉速為300-800轉/分，再將混合物分散在炭的前軀體溶液中，在惰性氣體保護下，400-1000 ！之間炭化2-M小時，得到了矽/ 炭複合材料；所述炭材料包括石墨粉、中間相炭微球，碳納米管，炭纖維。所述炭的前軀體溶液包括聚乙烯醇、聚乙二醇、抗壞血酸、甲基纖維素、葡萄糖、蔗糖、澱粉、檸檬酸的去離子水溶液，炭凝膠的甲醛溶液、浙青的四氫呋喃、喹啉溶液，酚醛樹脂的丙酮溶液，聚丙烯腈的二甲基吡咯烷酮溶液。進一步，所述步驟(3)還可採用化學氣相沉積方法將碳沉積到多孔矽或多孔矽/ 炭核複合材料上，得到多孔矽/炭複合材料；化學氣相沉積具體步驟為將多孔矽或多孔矽 /炭核複合材料放入通有惰性氣體和炭源氣體的管式爐中，在500-1500°C熱解0. 5-80小時，得到炭沉積在多孔矽上的多孔矽/炭複合材料所述碳源氣體包括乙炔、乙稀、苯蒸汽、 甲烷、乙烷或丁烷氣。所述的多孔矽/炭複合材料直接用於鋰離子二次電池的負極材料；與其它負極材料混合作為鋰離子二次電池負極材料，混合使用的時多孔矽/炭複合材料的用量不不低於總負極活性材料的1%。所述其它負極材料包括石墨基炭(天然石墨、天然石墨改性材料、中間相炭微球、 石油焦類人造石墨)，硬炭(樹脂炭、有機聚合物熱解炭)，儲鋰金屬(矽、錫、銻、鋁、鈷、鎳、 錳)，它們的金屬間化合物，過渡金屬氧化物(氧化鈷、氧化鎳、三氧化二鎘、氧化錳)，磷化物 (磷化鈷、磷化錳、磷化鐵、磷化銅)。本發明的有意效果是
(1)原料豐富，價格低廉，前期處理的工藝簡單。(2)天然硅藻土具有獨特的孔道結構，經金屬熱還原後可以得到多孔結構的矽。(3)與炭複合後的矽/炭複合材料的首次可逆容量和循環性都有了很大提高。


圖1本發明製備的提純硅藻土的場發射掃描電子顯微鏡。圖2本發明鎂熱還原製備的多孔矽矽的場發射掃描電子顯微鏡。圖3本發明製備的矽/炭複合材料的場發射掃描電子顯微鏡。圖4本發明按實施例3製備的矽/炭複合材料的首次充放電曲線。圖5本發明按實施例3製備的矽/炭複合材料的循環性能曲線。圖6本發明按實施例3製備的矽/炭複合材料不同倍率的恆流充放電曲線。
具體實施例方式實施例1
將硅藻土研磨後與水按質量比1:10混合浸漬待其充分吸收水分後，加入10毫升濃度為0.01摩爾/升的NaOH做分散劑，攪拌均勻後靜置2小時，吸出上層懸浮泥漿。將泥漿過濾，乾燥。取乾燥後的固體2. 5克在空氣氣氛下，5 °C/分升溫至600 °C，煅燒10小時。配置質量分數30%的硫酸，將去除有機質的硅藻土加入溶液中，在95 °C下攪拌8小時後冷卻至室溫，將溶液稀釋洗滌，得到了純度較高的硅藻土。將硅藻土與鎂粉按質量比1:1 混合，在N2保護氣氛下，700 °C下保溫10小時，自然冷卻後將固體混合物在0.1摩爾/升的鹽酸溶液中浸泡12小時，稀釋溶液，洗滌過濾後烘乾，得到了具有多孔結構的矽。取0.1 克多孔矽，0.2克蔗糖溶解在15毫升蒸餾水中，超聲分散均勻後，將混合物轉入20毫升的水熱反應釜中，在180 °C下保溫M小時。將混合物離心分離取固體，乾燥。將固體物在管式爐中，N2下升溫至700 °C，保溫5小時，再自然冷卻，就製備了矽/炭複合材料。將得到的矽/炭複合材料與導電劑乙炔黑和聚偏二氟乙烯(PVDF)的N甲基吡咯烷酮(NMP)溶液按8:1:1混合配製成均勻的漿料，並將其塗於銅箔集流體上，在120°C下真空乾燥12小時後壓成負極極片，所得薄膜厚度約30微米，將極片為測試電極，以金屬鋰為對電極，電解液為1摩爾的LiPF6溶於碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯 (DEC) (1:1:1 ν/ν)，隔膜為Celgard 2400，在充滿氬氣的手套箱中組裝成紐扣電池。充放電截止電壓為0. 02-1. 5 V,0. IC時其首次可逆容量為1680 mAh/g。從第3次循環開始，庫倫效率在96 %以上。實施例2
將硅藻土研磨後與水按質量比1:15混合，待其充分吸收水分，加入15毫升濃度為0.01摩爾/升的NaOH做分散劑，攪拌均勻後靜置2小時，吸出上層懸浮泥漿。將泥漿過濾，乾燥。取乾燥後的固體2. 5克在空氣氣氛下，5 °C/分升溫至800 °C，煅燒10小時。 配置質量分數50%的鹽酸溶液，將去除有機質的硅藻土加入溶液中，在95 °C下攪拌8小時後冷卻至室溫，將溶液稀釋洗滌，得到了純度較高的硅藻土。將硅藻土與鈉粉按質量比1:2 混合，在He保護氣氛下，97 °C下保溫6小時，自然冷卻後將固體混合物在0. 01摩爾/升的鹽酸溶液中浸泡12小時，稀釋溶液，洗滌過濾後烘乾，得到了具有多孔結構的矽。取0.1 克多孔矽，0.05克葡萄糖溶解在16毫升蒸餾水中，超聲分散均勻後，將混合物轉入20毫升的水熱反應釜中，在200 °C下保溫48小時。將混合物離心分離取固體，乾燥。將固體物在管式爐中，隊下升溫至650 °C，保溫6小時，再自然冷卻，就製備了矽/炭複合材料。將矽/炭複合材料按實例1方式組裝成紐扣電池進行恆流充放電測試，充放電截止電壓為0.05-1. 5伏，0. IC時其第二次可逆容量為1250mAh/g。循環30次後，可逆容量為 1020 mAh/go實施例3
將硅藻土研磨後水按質量比1:10混合，待其充分吸收水分後，加入30毫升濃度為 0.01摩爾/升的NaOH做分散劑，攪拌均勻後靜置1小時，吸出上層懸浮泥漿。將泥漿過濾，乾燥。取乾燥後的固體2. 5克在空氣氣氛下，5 °C/分升溫至850 °C，煅燒3小時。配置質量分數50%的硫酸，將去除有機質的硅藻土加入溶液中，在100 °C下攪拌5小時後冷卻至室溫，將溶液稀釋洗滌，得到了純度較高的硅藻土。將硅藻土與鋁粉按質量比1:2混合後，在Ar保護氣氛下，升溫至650 °C保溫6小時，自然冷卻後將固體混合物在0. 1摩爾 /升的鹽酸溶液中浸泡6小時，稀釋溶液，洗滌過濾後烘乾，得到了具有多孔結構的矽。取 0.5克酚醛樹脂溶於10毫升丙酮溶液中，將0.2克矽粉加入溶液中，室溫下攪拌30分鐘至丙酮揮發完，將混合物放入管式爐中，隊氣氛下，升溫至800 °C，保溫5小時，再自然冷卻即製備了矽/炭複合材料。將矽/炭複合材料按實例1方式組裝成紐扣電池進行恆流充放電測試，充放電截止電壓為0.05-1. 5伏，0. IC時其首次可逆容量為1708 mAh/g。循環30次後，可逆容量為 1249 mAh/go實施例4
將硅藻土研磨後與水按質量比1:15混合，待其充分吸收水分後，加入30毫升濃度為 0.01摩爾/升的NaOH做分散劑，攪拌均勻後靜置4小時，吸出上層懸浮泥漿。將泥漿過濾，乾燥。取乾燥後的固體10克在空氣氣氛下，2 °C/min升溫至800 °C，煅燒1小時。配置質量分數25%的鹽酸，將去除有機質的硅藻土加入溶液中，在95 °C下攪拌12小時後冷卻至室溫，將溶液稀釋，洗滌得到了純度較高的硅藻土。將硅藻土與鎂粉按質量比1.5:1混合，在隊/Ar/He三種混合氣體的保護氣氛下，700 °C下保溫10小時，自然冷卻後將固體混合物在0.1摩爾/升的鹽酸溶液中浸泡8小時，稀釋溶液，洗滌過濾後烘乾，得到了具有多孔結構的矽。將10克檸檬酸溶於50毫升的無水乙醇中，加入1克多孔矽，磁力攪拌。將混合物轉移至80毫升的球磨罐中，球料質量比為15:1。將混合物在隊/Ar/He三種混合氣體的保護下，400 rpm下球磨2_10小時，將混合後的固體混合物在隊/Ar/He三種混合氣體的保護下，2.5 °C/min升溫至500 °C，保溫4小時，自然冷卻至室溫，即得到了矽/炭複合材料。
將矽/炭複合材料按實例1方式組裝成紐扣電池進行恆流充放電測試，充放電截止電壓為0. 02-1. 5伏，0. IC時其可逆容量為1250 mAh/g。循環30次後，可逆容量為1187 mAh/g0實施例5
將硅藻土研磨後與水按質量比1:10混合，待其充分吸收水分後，加入15毫升濃度為 0.01摩爾/升的NaOH做分散劑，攪拌均勻後靜置4小時，吸出上層懸浮泥漿。將泥漿過濾，乾燥。取乾燥後的固體10克在空氣氣氛下，5 °C/min升溫至830 °C，煅燒2小時。配置質量分數20%的硫酸，將去除有機質的硅藻土加入溶液中，在95 °C下攪拌12小時後冷卻至室溫，將溶液稀釋，洗滌2-3次，得到了純度較高的硅藻土。將硅藻土與鉀按質量比1:3 混合，在Ar/ N2混合氣體的保護氣氛下，65 °C下保溫10小時，自然冷卻後將固體混合物在 0. 01摩爾/升的硫酸溶液中浸泡8小時，稀釋溶液，洗滌過濾2-3次後烘乾，得到了具有多孔結構的矽。將0.3克多孔矽與0.7克石墨研磨混合和加入到溶解了浙青的四氫呋喃溶液中，浙青的質量佔溶液的33%。將混合物在Ar/ N2混合氣體的保護下球磨12小時後，再在100 °C下，真空乾燥6小時。將乾燥的混合物在Ar/ N2混合氣體的保護下，2 °C/min升溫至1500 °C，保溫5小時，再自然冷卻即得到了矽/炭複合材料。將矽/炭複合材料按實例1方式組裝成紐扣電池進行恆流充放電測試，充放電截止電壓為0. 02-1. 5伏，0. 2C時其首次可逆容量為1150 mAh/g。循環30次後，可逆容量為 963 mAh/gο實施例6
將硅藻土研磨後與水按質量比1:15混合，待其充分吸收水分後，加入20毫升濃度為 0.01摩爾/升的NaOH做分散劑，攪拌均勻後靜置4小時，吸出上層懸浮泥漿。將泥漿過濾， 乾燥。取乾燥後的固體5克在空氣氣氛下，5 °C/min升溫至850 °C，煅燒6小時。配置質量分數40%的硫酸，將去除有機質的硅藻土加入溶液中，在100 °C下攪拌12小時後冷卻至室溫，將溶液稀釋洗滌，得到了純度較高的硅藻土。將硅藻土與鋁粉按質量比1:2混合，在 He保護氣氛下，650 °C下保溫10小時，自然冷卻後將固體混合物在0. 1摩爾/升的鹽酸溶液中浸泡8小時，稀釋溶液，洗滌過濾後烘乾，得到了具有多孔結構的矽。取2. 5克矽，10 克的平均粒徑為10微米的MCMB，在高能球磨機中混合球磨5-20小時，即可得到Si-MCMB 複合負極材料。將矽/炭複合材料按實例1方式組裝成紐扣電池進行恆流充放電測試，充放電截止電壓為0.05-1. 5伏，電流密度為100 mA/g，其可逆容量為1187 mAh/g。從第3次循環開始，庫倫效率在95 %以上。實施例7
將硅藻土研磨後與水按質量比1:20混合，待其充分吸收水分後，加入30毫升濃度為 0.01摩爾/升的NaOH做分散劑，攪拌均勻後靜置4小時，吸出上層懸浮泥漿。將泥漿過濾，乾燥。取乾燥後的固體5克在空氣氣氛下，5 °C/min升溫至850 °C，煅燒6小時。配置質量分數25%的硫酸，將去除有機質的硅藻土加入溶液中，在100 °C下攪拌12小時後冷卻至室溫，將溶液稀釋，洗滌2-3次，得到了純度較高的硅藻土。將硅藻土與鉀片按質量比 1 1混合，在隊保護氣氛下，180 °C下保溫10小時，自然冷卻後將固體混合物在0. 01摩爾 /升的鹽酸溶液中浸泡12小時，稀釋溶液，洗滌過濾後烘乾，得到了具有多孔結構的矽。將3克的聚丙烯腈(PAN)溶於50毫升的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中形成均勻溶液，待混合均勻後加入3克墨和1. 5克面製得的多孔磁力攪拌2小時。溶液分散均勻後在高能球磨機中混合球磨5-20小時，即可得到矽/石墨/PAN複合負極材料。將前述複合物在管式爐中，Ar 保護氣氛下，5°C /min升溫800°C保溫4小時，再自然冷卻至室溫即得矽/炭複合材料
將矽/炭複合材料按實例1方式組裝成紐扣電池進行恆流充放電測試，充放電截止電壓為0.05-1. 5伏，0. IC的其首次可逆容量為1752 mAh/g。從第3次循環開始，庫倫效率在 96 %以上。
權利要求
1.一種以硅藻土為原料製備的多孔矽/炭複合材料，其特徵在於組分以質量分數計 炭的含量佔2-98 %，矽的含量佔98-2 %;多孔矽孔徑在0.01納米至10微米，該矽/炭複合物的粒徑在10納米至50微米之間。
2.據權利要求1所述的以硅藻土為原料製備的多孔矽/炭複合材料，其特徵在於製備過程如下(1)首先將硅藻土原礦磨碎，與水按質量比1:1-50混合浸漬並加入1-50毫升濃度為 0. 01摩爾/升的NaOH做分散劑，強力攪拌I-M小時後靜置1_48小時，吸出上層懸浮漿料， 將漿料經過離心分離或者過濾乾燥；並在空氣氣氛下升溫至300-1000 °C，煅燒2-80小時去除有機質，最後在濃度為1_50 %的硫酸溶液中25-100 °C下浸泡1-50小時，最後經洗滌乾燥得到純度較高的硅藻土 ；(2)將經步驟(1)處理後的硅藻土採用金屬熱還原法製備多孔矽採用鎂、鋁、鋰、鈉或鉀金屬粉末做還原劑，將硅藻土與還原劑按照比例1:0. 1-20混合後，在惰性氣氛保護下，升溫至60-1000 °C之間，還原1-48小時，之後冷卻至室溫；所得產物最後在濃度為1-50%的鹽酸或者硫酸中浸泡去除雜質，再經洗滌乾燥，得到具有多孔結構的矽；(3)多孔矽/炭複合材料的製備將步驟( 製備所得的多孔矽與炭的前驅體按質量比1-5:1混合溶於相應的溶劑，超聲分散2-8小時，將分散後的混合溶液在惰性氣氛保護下熱價炭化或水熱炭化製備多孔矽/炭複合材料；其中，熱解炭化的工藝條件為溫度 600-1500 °C，保溫6-20小時；水熱炭化的工藝條件為溫度為180-220 °C下水熱反應 12-48小時，混合物體積佔反應體積的50 %-90 %，將得到的混合溶液離心取固體物，再在惰性氣體保護下，400-1000 ！之間炭化2- 小時。
3.根據權利要求2所述的以硅藻土為原料製備的多孔矽/炭複合材料方法，其特徵在於，所述惰性氣氛包括氮氣、氬氣和/或氦氣。
4.根據權利要求2所述的以硅藻土為原料製備的多孔矽/炭複合材料方法，其特徵在於，所述的炭的前軀體包括聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚乙二醇、浙青、檸檬酸、葡萄糖、蔗糖、澱粉、抗壞血酸、纖維素、酚醛樹脂、炭凝膠。
5.根據權利要求2所述的以硅藻土為原料製備的多孔矽/炭複合材料方法，其特徵在於，所述步驟(3)還可採用將多孔矽與炭材料按質量1-5:1混合，在惰性氣氛保護下高能球磨機中球磨10-24小時，球磨機轉速為300-800轉/分，再將混合物分散在炭的前軀體溶液中，在惰性氣體保護下，400-1000 ！之間炭化2-M小時，得到了矽/炭複合材料；所述炭材料包括石墨粉、中間相炭微球，碳納米管，炭纖維。
6.根據權利要求5所述的以硅藻土為原料製備的多孔矽/炭複合材料方法，其特徵在於，所述炭的前軀體溶液包括聚乙烯醇、聚乙二醇、抗壞血酸、甲基纖維素、葡萄糖、蔗糖、澱粉、檸檬酸的去離子水溶液，炭凝膠的甲醛溶液、浙青的四氫呋喃、喹啉溶液，酚醛樹脂的丙酮溶液，聚丙烯腈的二甲基吡咯烷酮溶液。
7.根據權利要求2所述的以硅藻土為原料製備的多孔矽/炭複合材料方法，其特徵在於，所述步驟(3)還可採用化學氣相沉積方法將碳沉積到多孔矽或多孔矽/炭複合材料上， 得到多孔矽/炭複合材料；化學氣相沉積具體步驟為將多孔矽或多孔矽/炭核複合材料放入通有惰性氣體和碳源氣體的管式爐中，在500-1500°C熱解0. 5-80小時，得到碳沉積在多孔矽上的多孔矽/炭複合材料；所述炭源氣體包括乙炔、乙稀、苯蒸汽、甲烷、乙烷或丁烷氣。
8.—種以硅藻土為原料製備的多孔矽/炭複合材料的應用，其特徵在於，所述的多孔矽/炭複合材料直接用於鋰離子二次電池的負極材料；與其他負極材料混合作為鋰離子二次電池負極材料，混合使用的時多孔矽/炭複合材料的用量不不低於總負極活性材料的1%。
9.根據權利要求8所述的以硅藻土為原料製備的多孔矽/炭複合材料的應用，其特徵在於，所述其他負極材料包括石墨基炭，硬炭，儲鋰金屬，金屬間化合物，過渡金屬氧化物， 磷化物。
全文摘要
本發明提供了以硅藻土為原料，製備多孔矽/炭複合材料的方法。其特徵是以硅藻土為原料，通過簡單提純和純化處理，之後採用金屬熱還原的辦法得到具有多孔結構的矽，再通過與炭材料和/或炭的前軀體機械球磨，水熱炭化，熱解炭化，或化學氣相沉積的方法製得了多孔矽/炭複合材料。該複合材料可直接用於鋰離子電池負極，也可將其與其它負極材料混合使用作為鋰離子電池負極材料。該材料與純矽材料作為鋰離子電池負極材料相比，首次可逆容量和循環穩定性有了很大提高。本發明利用廉價易得的天然礦物作為原料，成本低且製備方法簡單。
文檔編號H01M4/139GK102208636SQ20111012223
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月12日 優先權日2011年5月12日
發明者王明珊, 範麗珍, 陶華超 申請人:北京科技大學