製備碳纖維-矽納米線負極材料的方法
2023-05-09 09:41:11 2
專利名稱：製備碳纖維-矽納米線負極材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種鋰離子電池負極材料的製備，具體是一種製備碳纖維一矽納米線負極材料的方法。
背景技術：
矽負極材料作為鋰離子電池的負極材具有比容量高、充放電電位低、較高的質量與體積比能量、價格便宜資源豐富，與環境友好的優點。但其存在以下缺點1、導電性較差； 2、該材料在充放電過程中伴隨著較大的體積變化，導致材料的循環壽命較短。發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠提高鋰離子電池的負極材料的循環性、延長壽命、提高材料導電性的製備碳纖維-矽納米線負極材料的方法。
本發明的製備碳纖維-矽納米線負極材料的方法包括以下步驟
步驟一，矽納米線負極材料的製備，先將矽片用丙酮超聲清洗後烘乾，然後在其表面真空蒸鍍金一層5 - 10納米厚的金膜；在管式爐內通入氬/氫氣混合氣，然後置入鍍金膜後的矽片，氬/氫氣混合氣氣流量設定範圍為O. 02 - O. 04m3/h，管式爐升溫至700 — 800°C，保溫3 - 4小時，然後，將管式爐降溫至450 — 550°C，然後通入矽烷氣體，氣流量設定範圍為O. 02 - O. 04m3/h，沉積時間為1. 5 — 2. 5小時，隨爐冷卻至室溫，將矽片取出，可以得到一層矽納米線；
步驟二，球磨法製備碳纖維-矽納米線複合材料，將步驟一得到的矽納米線與碳納米纖維按1:1的摩爾比配製，再按照1:1. 5 —1. 35的質量比與聚氨酯球一起置於三維混合罐中混合,球磨3 — 6h後，得到碳纖維-矽納米線複合材料。
本發明方法製備的碳纖維-矽納米線複合材料作為鋰離子電池的負極材料，具有以下的優點1、納米級矽顆粒較小，比表面積大，可以提高材料的循環穩定性。2、該材料表面均勻分散在碳基體中，提高了材料的導電性。
具體實施方式
本發明方法的實施例經過以下步驟
一、矽納米線負極材料的製備
先將矽片用丙酮超聲清洗15分鐘，於鼓風乾燥箱50°C烘乾，然後在其表面真空蒸鍍金一層8納米厚的金膜；將鍍金膜後的矽片置入管式爐前，爐內通入氬/氫氣混合氣至少30分鐘，然後置入鍍金膜後的矽片，此時，氬/氫氣混合氣氣流量設定範圍為O. 02 -O. 04m3/h，管式爐升溫至750°C，保溫3小時，然後，將管式爐降溫至500°C，然後通入矽烷氣體，氣流量設定範圍為O. 02 - O. 04m3/h，沉積時間為2小時，隨爐冷卻至室溫，將矽片取出， 可以得到一層矽納米線。
二、球磨法製備碳纖維-矽納米線複合材料
將步驟一得到的矽納米線與碳納米纖維按1:1的摩爾比配製，再將兩者總量與聚氨酯球按照1:1. 4的質量比一起置於三維混合罐中混合(轉速為450r/min，球磨周期為 30min),球磨3 — 6h後，得到碳纖維-娃納米線複合材料。
本發明實施例獲得的碳纖維-矽納米線負極材料的性能參數檢測結果如下
1、矽納米線粒徑為50 - 100納米；
2、用金屬鋰做參考電極 ，放電的平均電壓在O. 8V左右；
3,2. 5V扣電O. 2C初次放電容量約1700mAh/g，50周放電循環以後還保有初次容量的80%左右。
權利要求
1.一種製備碳纖維-矽納米線負極材料的方法，其特徵是包括以下步驟，步驟一，矽納米線負極材料的製備，先將矽片用丙酮超聲清洗後烘乾，然後在其表面真空蒸鍍金一層5 - 10納米厚的金膜；在管式爐內通入氬/氫氣混合氣，然後置入鍍金膜後的矽片，氬/氫氣混合氣氣流量設定範圍為O. 02 - O. 04m3/h，管式爐升溫至700 — 800°C, 保溫3 — 4小時，然後，將管式爐降溫至450 - 550°C，然後通入矽烷氣體，氣流量設定範圍為O. 02 — O. 04m3/h，沉積時間為1. 5 — 2. 5小時，隨爐冷卻至室溫，將矽片取出，可以得到一層娃納米線；步驟二，球磨法製備碳纖維-矽納米線複合材料，將步驟一得到的矽納米線與碳納米纖維按1:1的摩爾比配製，再按照1:1. 5 —1. 35的質量比與聚氨酯球一起置於三維混合罐中混合，球磨3 — 6h後，得到碳纖維-矽納米線複合材料。
全文摘要
本發明涉及一種製備碳纖維－矽納米線負極材料的方法。其步驟是一、矽納米線負極材料的製備，先在矽片表面真空蒸鍍金一層5－10納米厚的金膜；在管式爐內通入氬/氫氣混合氣後置入鍍金膜後的矽片，管式爐升溫至700－800℃，保溫3－4小時，然後降溫至450－550℃，通入矽烷氣體，沉積時間為1.5－2.5小時，隨爐冷卻至室溫，得到一層矽納米線；二、球磨法製備碳纖維-矽納米線複合材料，將步驟一得到的矽納米線與碳納米纖維按1∶1的摩爾比配製，再與聚氨酯球一起置於三維混合罐中混合，得到碳纖維-矽納米線複合材料。本發明方法製備的負極材料可以提高材料的循環穩定性；材料表面均勻分散在碳基體中，提高了材料的導電性。
文檔編號B82Y30/00GK103000865SQ201210473878
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者崔立峰, 杜莉莉, 王輝, 楊克濤 申請人:江蘇科捷鋰電池有限公司