本發(fā)明涉及一種電極材料的制備方法，具體涉及一種以碳材料為載體低溫合成siox/c負(fù)極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
硅具有理論容量大、放電電位低等優(yōu)點(diǎn)，是非常有應(yīng)用前景的鋰離子電池負(fù)極材料。二氧化硅儲(chǔ)量大、價(jià)格低廉，是合成硅負(fù)極材料常用的原料。通常與還原金屬鎂、鋁等混合，500度以上高溫反應(yīng)生成硅負(fù)極材料。但該方法需要高溫氣氛還原，存在一定的安全隱患。而且硅導(dǎo)電性差、體積膨脹等問(wèn)題，循環(huán)壽命和電化學(xué)性能差。
目前，科研人員發(fā)展了一系列新方法合成制備硅負(fù)極材料。專(zhuān)利(cn105789577a，一種鋰離子電池用硅負(fù)極材料的制備方法)以氧化亞硅為原料，表面羥基化、石墨混合、分離干燥、高溫煅燒，，一定程度提高了硅電極材料的電化學(xué)性能。magasinski[magasinskia，dixonp，hertzbergb，kvita，ayalaj，yushing.nat.mater.，2010，9(4)：353-358.]熱處理炭黑，采用cvd法將納米硅沉積炭黑表面，獲得硅碳復(fù)合材料。該材料顯示較好的電化學(xué)性能。但是，現(xiàn)有的硅負(fù)極材料制備工藝仍然存在高溫能耗大、制備工藝成本高等問(wèn)題。
因此，開(kāi)發(fā)電化學(xué)性能好、成本廉價(jià)的硅負(fù)極材料是實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用急需解決的問(wèn)題之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種以碳材料為載體低溫合成siox/c負(fù)極材料的制備方法，克服現(xiàn)有制備技術(shù)的缺陷，降低硅電極制備成本，提高硅電極材料的電化學(xué)性能。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：以碳材料為載體，有機(jī)硅水解沉積二氧化硅，再與金屬、低熔點(diǎn)鹽混合、熱還原，再洗滌烘干，獲得siox/c負(fù)極材料；碳材料為氧化石墨烯、石墨烯、多壁納米碳管、單壁納米碳管、炭黑、活性炭、富勒烯、介孔碳的一種或多種，還原金屬為金屬鋰、鎂、鋁、鉀、鈣、鈉、鍶、鋇以及上述金屬的合金中的一種或多種；低熔點(diǎn)鹽為鋁、鋅、鈉、鉀、鋰、鎂的氯鹽、溴鹽和氟鹽中的一種或多種；siox/c的摩爾比(0.5～5)∶1，硅：還原金屬：低熔點(diǎn)鹽的摩爾比為1∶(2～5)∶(1～20)；一種以碳材料為載體低溫合成siox/c負(fù)極材料的制備方法包括：
1)稱(chēng)量一定質(zhì)量的碳材料分散在有機(jī)溶劑水溶液中，加入表面活性劑，超聲1～20h；其中，有機(jī)溶劑為乙醇、甲醇、四氫呋喃、甲醚、乙醚、丙酮、丁酮及上述有機(jī)物衍生物的一種或幾種；有機(jī)物與水的體積比為(0.1～10)∶1；
2)將有機(jī)硅的乙醇溶液滴入步驟1)的產(chǎn)物，攪拌1～40h；溫度控制在10～100℃；其中，有機(jī)硅為硅酸酯、硅烷、氯化硅、溴化硅及上述有機(jī)物衍生物的一種或多種；
3)將步驟2)的產(chǎn)物分離、烘干，與金屬和低熔點(diǎn)鹽混合，放入容器、抽真空、封閉、在200～500℃放置2～40h；
4)將步驟3)的產(chǎn)物投入鹽酸溶液，浸漬5～60h；分離、去離子水洗滌、烘干，獲得siox/c負(fù)極材料。
本發(fā)明提供的硅負(fù)極材料制備方法，與其它負(fù)極材料制備方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、操作方便，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
2)采用金屬還原劑和低熔點(diǎn)鹽與二氧化硅反應(yīng)，極大降低二氧化硅被還原的溫度，降低能耗；
3)本發(fā)明專(zhuān)利以炭材料為載體沉積二氧化硅，采用有機(jī)物水溶劑，有利于調(diào)控二氧化硅沉積速率和顆粒尺寸；碳材料也能提高硅負(fù)極材料的導(dǎo)電性；另外大表面積、多空結(jié)構(gòu)的碳材料，能緩解硅負(fù)極材料在充放電循環(huán)過(guò)程中的體積變化；因此該方法制備的硅負(fù)極材料具有很好的電化學(xué)性能，在鋰離子電池領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲舉以下實(shí)施例，并詳細(xì)說(shuō)明如下：
實(shí)施例1
一種以碳材料為載體低溫合成siox/c負(fù)極材料的成分設(shè)計(jì)：
1)多壁納米碳管，0.02mol；正硅酸乙酯，0.02mol；金屬鋰，0.04mol；氯化鋁，0.04mol；
2)石墨烯，0.01mol；四氯化硅，0.02mol；金屬鎂，0.04mol；溴化鋁，0.06mol；
3)氧化石墨烯，0.01mol；二氯硅烷，0.02mol；金屬鍶，0.04mol；氟化鈣，0.06mol；
4)炭黑，0.01mol；三氯硅烷，0.02mol；金屬鋇，0.04mol；溴化鎂，0.06mol；
5)活性炭，0.01mol；正硅酸乙酯，0.02mol；金屬鋁，0.04mol；溴化鈉，0.06mol；
一種以碳材料為載體低溫合成siox/c負(fù)極材料的制備方法：
1)稱(chēng)量一定質(zhì)量的碳材料分散在乙醇水溶液中，加入表面活性劑ctab，超聲2h；乙醇與水的體積比為5∶1；
2)將有機(jī)硅的乙醇溶液滴入步驟1)的產(chǎn)物，攪拌10h；溫度控制在40℃；
3)將步驟2)的產(chǎn)物分離、烘干，與金屬和低熔點(diǎn)鹽混合，放入容器、抽真空、封閉、在270℃放置10h；
4)將步驟3)的產(chǎn)物投入鹽酸溶液，浸漬6h；分離、去離子水洗滌、烘干，獲得siox/c負(fù)極材料。
該硅基材料顆粒尺寸細(xì)小，呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)；用于鋰離子電池負(fù)極時(shí)；100次循環(huán)后，50ma放電容量大于700mah/g.
實(shí)施例2
一種以碳材料為載體低溫合成siox/c負(fù)極材料的成分設(shè)計(jì)：
6)cmk-3，0.02mol；正硅酸乙酯，0.02mol；金屬鋰，0.04mol；溴化鎂，0.04mol；
7)cmk-3，0.02mol；正硅酸乙酯，0.04mol；金屬鋰，0.08mol；溴化鎂，0.08mol；
8)cmk-3，0.02mol；正硅酸乙酯，0.06mol；金屬鋰，0.12mol；溴化鎂，0.12mol；
9)氧化石墨烯，0.01mol；二氯硅烷，0.03mol；金屬鋰，0.03mol；氟化鈉，0.06mol；
10)氧化石墨烯，0.01mol；二氯硅烷，0.04mol；金屬鎂，0.08mol；溴化鉀，0.12mol；
11)氧化石墨烯，0.01mol；二氯硅烷，0.05mol；金屬鋁，0.16mol；氯化鋰，0.16mol；
一種以碳材料為載體低溫合成siox/c負(fù)極材料的制備方法：
1)稱(chēng)量一定質(zhì)量的碳材料分散在四氫呋喃水溶液中，加入表面活性劑ctab，超聲5h；乙醇與水的體積比為1∶1；
2)將有機(jī)硅的乙醇溶液滴入步驟1)的產(chǎn)物，攪拌5h；溫度控制在80℃；
3)將步驟2)的產(chǎn)物分離、烘干，與金屬和低熔點(diǎn)鹽混合，放入容器、抽真空、封閉、在300℃放置5h；
4)將步驟3)的產(chǎn)物投入鹽酸溶液，浸漬10h；分離、去離子水洗滌、烘干，獲得siox/c負(fù)極材料。
該硅基材料顆粒尺寸細(xì)小，呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)；用于鋰離子電池負(fù)極時(shí)；100次循環(huán)后，50ma放電容量大于700mah/g.
實(shí)施例3
同實(shí)施例1操作
一種以碳材料為載體低溫合成siox/c負(fù)極材料的成分設(shè)計(jì)：
12)單壁碳納米管，0.02mol；正硅酸乙酯，0.02mol；金屬鋰，0.04mol；溴化鎂，0.04mol；
13)單壁碳納米管，0.02mol；正硅酸乙酯，0.04mol；金屬鋰，0.08mol；溴化鎂，0.08mol；
14)單壁碳納米管，0.02mol；正硅酸乙酯，0.06mol；金屬鋰，0.12mol；溴化鎂，0.12mol；
15)富勒烯，0.01mol；二氯硅烷，0.03mol；金屬鋰，0.03mol；氟化鈉，0.06mol；
16)富勒烯，0.01mol；二氯硅烷，0.04mol；金屬鎂，0.08mol；溴化鉀，0.12mol；
17)富勒烯，0.01mol；二氯硅烷，0.05mol；金屬鋁，0.16mol；氯化鋰，0.16mol；
該硅基材料顆粒尺寸細(xì)小，呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)；用于鋰離子電池負(fù)極時(shí)；100次循環(huán)后，50ma放電容量大于700mah/g.
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。