[go: up one dir, main page]

CN113921775A - 一种采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构 - Google Patents

一种采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构 Download PDF

Info

Publication number
CN113921775A
CN113921775A CN202110878659.7A CN202110878659A CN113921775A CN 113921775 A CN113921775 A CN 113921775A CN 202110878659 A CN202110878659 A CN 202110878659A CN 113921775 A CN113921775 A CN 113921775A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon
graphene oxide
material structure
nano
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110878659.7A
Other languages
English (en)
Inventor
许健君
王汇龙
孙培育
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Shanyuan Technology Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Shanyuan Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Shanyuan Technology Co ltd filed Critical Jiangsu Shanyuan Technology Co ltd
Priority to CN202110878659.7A priority Critical patent/CN113921775A/zh
Publication of CN113921775A publication Critical patent/CN113921775A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明的具体实施方式提供了一种采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构,所述硅基锂电池负极材料结构包括纳米硅粒子、以及依次包覆于所述纳米硅粒子的二氧化硅层、还原氧化石墨烯层和烧结碳层。本发明的采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构,通过多层包覆后的硅基材料体积效应会得到大大缓解，从而实现硅基材料较高容量下也具有良好的循环稳定性。

Description

一种采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构
技术领域
本发明属于新能源锂离子电池导电浆料领域,具体涉及采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构及其制备方法。
背景技术
随着能源与环境问题的日益显著，开发新能源、推广电动工具已经成为市场导向，而这些新兴技术的开发离不开储能器件的发展，锂离子电池作为目前最为重要的储能器件，得到了广大产业界和研究者的青睐,主要采用石墨材料作为负极,而不管是天然石墨还是人造石墨，其容量有限仅为372mAh/g已不能满足目前需要，而硅的理论容量，在形成Li22Si5锂硅合金时为4200mAh/g，形成Li15Si4为3580mAh/g，是商业化石墨负极材料理论容量的近10倍，远超过其他负极材料，另外，硅负极的锂化电压平台(0.2-0.3V vs.Li/Li+)高于石墨负极(＜0.1V vs.Li/Li+)，可以避免锂的析出和锂枝晶的形成，保证锂离子电池系统的安全性。但硅材料在充放电过程中发生体积变化(＞300％)，为其在应用时带来了严重后果，包括硅负极在应力作用下的粉化破碎，材料破裂处表面固体电解质界面膜(SEI膜)的不断破坏和重生，导电性的降低等，直接导致了硅材料在电池系统中容量快速的衰减。
目前为应对硅材料的体积效应，多采用对硅进行碳包覆，形成硅碳复合材料，但碳层与硅为刚性连接，且由于硅内部巨大的体积膨胀，易造成两者分离，最终又导致新的SEI膜不断形成及硅内部结构失稳。而石墨烯作为包覆材料的话，其良好的柔性及机械性能可以有效缓冲硅材料充放电过程中的体积效应，同时石墨烯还具有比热解碳优异的导电性能，可以更好的保证硅与硅、硅与集流体之间良好的电接触。但石墨烯在包覆过程中，多数只是物理混合，这样不管是硅还是石墨烯都难以均匀分散，造成包覆效果较差。
发明内容
基于以上背景技术中,利用硅材料作为锂离子电池负极材料以提高充放电容量,但不能有效解决硅材料体积效应导致硅材料在电池系统中容量快速的衰减的问题,本发明提供以下的采用纳米硅粒子、正硅酸乙酯与氧化石墨烯，采用表面改性，静电自组装法制备出SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构，有望改善硅材料在充放电循环中较大的体积效应和低导电性问题:
一种采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构,所述硅基负极材料结构包括纳米硅粒子、以及依次包覆于所述纳米硅粒子的二氧化硅层、还原氧化石墨烯层和烧结碳层。
可选的,所述还原氧化石墨烯的粒径D50小于2um。
可选的,所述还原氧化石墨烯的粒径D50大于1um。
可选的,所述纳米硅粒子的粒径D50为50-200nm。
可选的,所述二氧化硅层由正硅酸乙酯水解包覆所述纳米硅粒子。
可选的,所述纳米硅粒子：二氧化硅：还原氧化石墨烯：烧结碳的重量比为25-60：5-20：2.5-10：25-60。
可选的,所述纳米硅粒子：二氧化硅：还原氧化石墨烯：烧结碳的重量比为38-45：5-20：2.5-10：38-45。
一种上述任意一项所述硅基负极材料结构的制备方法,包括以下步骤:1) 将正硅酸乙酯与纳米硅粒子在含水溶液均匀混合,正硅酸乙酯水解,干燥后形成二氧化硅层包覆的纳米硅粒子；2)将所述二氧化硅层包覆的纳米硅粒子加入氧化石墨烯中均匀分散,对所述氧化石墨烯进行还原并干燥；3)将步骤2)干燥后的粒子加入碳树脂溶液均匀分散后进行烧结。
一种锂离子电池，所述锂离子电池的负极浆料包括上述任意一项所述硅基负极材料结构。
通过采用本发明所述的采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构，依次采用二氧化硅层、还原氧化石墨烯层和烧结碳层对纳米硅粒子进行包覆，二氧化硅层、还原氧化石墨烯层和烧结碳层的包覆势必要造成容量的降低，但这是很有必要的，在纳米硅粒子的表面包覆一层二氧化硅层，这样不仅降低了纳米硅粒子的团聚效应，而且二氧化硅层也具有较强的机械性能，对纳米硅起保护作用，同时，二氧化硅层和还原氧化石墨烯层外壳具有良好的机械性能，抑制硅在循环过程中产生的机械应力，二氧化硅层可以发生嵌脱锂反应，与还原氧化石墨烯层互相配合，提高材料的循环稳定性，并且，二氧化硅层与烧结碳层提高了材料的导电性，为离子和电子的扩散提供通道，这样通过多层包覆后的硅基材料体积效应会得到大大缓解，从而实现硅基材料较高容量下也具有良好的循环稳定性。
附图说明
图1本发明采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构一具体实施方式结构示意图；
图2本发明实施例1扣电性能测试图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图1 对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明具体实施方式的采用SiO2(二氧化硅)与rGO(还原氧化石墨烯)多重包覆的硅基负极材料结构,所述硅基负极材料结构包括纳米硅粒子1、以及依次包覆于所述纳米硅粒子1的二氧化硅层2、还原氧化石墨烯层3和烧结碳层4。
本发明具体实施方式的硅基负极材料结构,所述纳米硅粒子1的粒径D50 为50-200nm，在其它实施例中也可以采用其它的粒径，但以D50为50-200nm为宜，所述纳米硅粒子1的粒径太大的话，体积效应明显，容易膨胀，造成粉化严重，循环差，所述纳米硅粒子1的粒径太小的话，工艺难，成本高。
本发明具体实施方式的硅基负极材料结构,所述二氧化硅层2可以由正硅酸乙酯水解包覆所述纳米硅粒子，正硅酸乙酯水解反应在纳米硅粒子1的表面均匀包覆一层二氧化硅层2，这样不仅降低了纳米硅粒子1的团聚效应，而且二氧化硅层2也具有较强的机械性能，对纳米硅粒子1起保护作用，同时二氧化硅层2也可以发生嵌脱锂反应，与石墨烯层3互相配合，提高所述硅基锂电池负极材料结构的循环稳定性。
本发明具体实施方式的硅基负极材料结构,所述还原氧化石墨烯层3由氧化石墨烯还原制备获得，氧化石墨烯平面上含有-OH和C-OC，而在其片层边缘含有C＝O和COOH，故具有良好的润湿性能和表面活性，有利于具有二氧化硅层2的纳米硅粒子1插层剥离。
本发明具体实施方式的硅基负极材料结构,所述还原氧化石墨烯的粒径D50可以为1um、2um、3um、4um或5um等等，在一些具体实施方式中，所述还原氧化石墨烯的粒径D50小于2um，这样具有较优的扣电性能，在另外的具体实施方式中，所述还原氧化石墨烯的粒径D50大于1um，这样有利于其工艺制备。
本发明具体实施方式的硅基负极材料结构,所述纳米硅粒子：二氧化硅：还原氧化石墨烯：烧结碳的重量比为25-60：5-20：2.5-10：25-60，在另外的具体实施方式中，考虑其良好的综合扣电性能，所述纳米硅粒子：二氧化硅：还原氧化石墨烯：烧结碳的重量比为38-45：5-20：2.5-10：38-45。
本发明具体实施方式的硅基负极材料结构,所述粒径D50是指累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径,大于所述粒径的颗粒占50％，小于所述粒径的颗粒也占50％，D50也叫中位径或中值粒径。
本发明具体实施方式的硅基负极材料结构,所述还原氧化石墨烯层3包覆的具有二氧化硅层2的纳米硅粒子1可以为1个、2个或2个以上，所述烧结碳层4 对所述还原氧化石墨烯层3包覆的粒子可以为1个、2个或2个以上。
本发明具体实施方式的硅基负极材料结构,所述烧结碳层4由碳树脂，具体例如酚醛树脂、环氧树脂、葡萄糖、壳聚糖、聚乙烯醇(PVA)等进行烧结制备获得。
本发明具体实施方式的采用SiO2(二氧化硅)与rGO(还原氧化石墨烯)多重包覆的硅基负极材料结构的制备方法,包括以下步骤:1)将正硅酸乙酯与纳米硅粒子1在含水溶液均匀混合,正硅酸乙酯水解,干燥后形成二氧化硅层2包覆的纳米硅粒子1；2)将所述二氧化硅层2包覆的纳米硅粒子1加入氧化石墨烯中均匀分散,对所述氧化石墨烯进行还原并干燥获得还原氧化石墨烯层3；3)将步骤2)干燥后的具有石墨烯层3的粒子加入碳树脂溶液均匀分散后进行烧结形成烧结碳层4。
本发明具体实施方式的硅基负极材料结构的制备方法,所述硅基负极材料结构如前所述。
本发明具体实施方式的硅基负极材料结构的制备方法,在步骤2)中，对二氧化硅层2包覆的纳米硅粒子1采用硅烷偶联剂进行修饰处理，经过硅烷偶联剂修饰的二氧化硅层2包覆的纳米硅粒子1带有正电，而氧化石墨烯带有负电，在电荷作用下，氧化石墨烯紧密可均匀完整地包覆在二氧化硅层2表面，通过这一方法得到的硅球可几乎全部被氧化石墨烯包裹。作为具体举例，所述硅烷偶联剂可以为KH550或KH570等。
本发明具体实施方式的硅基负极材料结构的制备方法,步骤1)中的含水溶液，步骤2)中的氧化石墨烯分散溶液，以及步骤3)中的碳树脂溶液的溶液没有限定，只要有利于其中的各组分分散即可，作为具体举例，例如均可以采用乙醇水溶液。
本发明具体实施方式的硅基负极材料结构的制备方法,步骤2)中，对氧化石墨烯进行还原的还原剂可以采用氧化石墨烯还原常用的还原剂，例如水合肼、连二亚硫酸钠、维生素C等。
本发明具体实施方式的硅基负极材料结构的制备方法,步骤3)中的烧结可以采用现有技术中烧结技术，具体例如可以采用惰性气氛保护下，升温速率为5-20℃/min，升温至800-1200℃，保温1-10h后冷却。
本发明具体实施方式的一种锂离子电池，所述锂离子电池的负极浆料包括上述所述硅基负极材料结构。
以下通过具体实施例作进一步说明。
原料说明：
纳米硅粒子(D50约150nm)江苏永盛新材料有限公司
酚醛树脂济南大晖化工科技有限公司
氧化石墨烯常州第六元素科技有限公司
正硅酸乙酯国药集团化学试剂有限公司
测试说明：
D50粒径：按测试体系中总溶液浓度0.1wt％的量添加分散剂OP-20(烷基酚与环氧乙烷缩合物)，充分搅拌并使用上海科导超声仪器有限公司的 SK-1200H型超声清洗器(频率：53KHz；功率：50W)进行超声处理2分钟。使用 Microtrac公司的S3500型激光粒度分析仪进行测试。
扣电测试：按照配方为硅基负极材料:羧甲基纤维素钠(CMC):丁苯橡胶乳液(SBR):超导电炭黑(SP-Li)＝93.15:2.35:3.5:1进行合浆，再将合浆后浆料刮涂制备成极片(铜箔基材)，真空烘箱烘干后，将极片裁切、在手套箱里制备成扣电，与新威高性能电池检测系统相连，进行测试，测试包括首次放电比容量量、首次充电比容、首次库伦效率和循环100次后容量保持率，保存数据，用Origin软件做图。
实施例1
1)取30ml乙醇与10ml水，7g纳米硅粒子进行超声，配成A液；取20ml 乙醇与7ml正硅酸乙酯(TEOS)超声，配成B液；A液在搅拌条件下，滴入几滴NaOH溶液，缓缓加入B液，充分搅拌4h，真空干燥，破碎，得到二氧化硅层包覆的纳米硅粒子的粉体。
2)搅拌条件下，将二氧化硅层包覆的纳米硅粒子加入到80g氧化石墨烯溶液(固含1％)中，所述氧化石墨烯的粒径D50为1um，分散均匀后，加入 1g连二亚硫酸钠，还原反应1h,真空干燥，破碎，得到石墨烯层包覆的粉体。
3)取酚醛树脂粒子约11.67g(因烧结时，不同碳源成碳率不同，酚醛树脂成碳率较高约为60％)，在搅拌条件下，将树脂加入到适量乙醇中，加热至完全溶解的酚醛树脂树脂溶液，再将上述得到的石墨烯层包覆的粉体加入到酚醛树脂树脂溶液中，充分搅拌3h，真空干燥后，180℃固化2h，破碎后在惰性气氛保护下，升温速率为5℃/min，升温至1000℃，保温2h冷却后得到具有烧结碳层的粉体。
实施例2
与实施例1相比，将硅的质量变为3.5g，其它不变。
实施例3
与实施例1相比，将硅的质量变为14g，其它不变。
实施例4
与实施例1相比，将正硅酸乙酯的质量变为3.5ml，其它不变。
实施例5
与实施例1相比，将正硅酸乙酯的质量变为14ml，其它不变。
实施例6
与实施例1相比，将氧化石墨烯溶液的质量变为40g，其它不变。
实施例7，
与实施例1相比，将氧化石墨烯溶液的质量变为160g，其它不变。
实施例8
与实施例1相比，将酚醛树脂粒子的质量变为5.835g，其它不变。
实施例9
与实施例1相比，将酚醛树脂粒子的质量变为23.34g，其它不变。
实施例10
与实施例1相比，采用氧化石墨烯尺寸D50为2um，其它不变。
实施例11
与实施例1相比，采用氧化石墨烯尺寸D50为3um，其它不变。
对比例1
纯纳米硅粒子。
对比例2
1)20ml水，7g纳米硅粒子进行超声。
2)搅拌条件下，将纳米硅粒子加入到80g氧化石墨烯溶液(固含1％)中，所述氧化石墨烯的粒径D50为1um，分散均匀后，加入1g连二亚硫酸钠，还原反应1h,真空干燥，破碎，得到石墨烯层包覆的粉体。
3)取酚醛树脂粒子约11.67g(因烧结时，不同碳源成碳率不同，酚醛树脂成碳率较高约为60％)，在搅拌条件下，将树脂加入到适量乙醇中，加热至完全溶解的酚醛树脂树脂溶液，再将上述得到的石墨烯层包覆的粉体加入到酚醛树脂树脂溶液中，充分搅拌3h，真空干燥后，180℃固化2h，破碎后在惰性气氛保护下，升温速率为5℃/min，升温至1000℃，保温2h冷却后得到具有烧结碳层的粉体。
对比例3
1)取30ml乙醇与10ml水，7g纳米硅粒子进行超声，配成A液；取20ml 乙醇与7ml正硅酸乙酯(TEOS)超声，配成B液；A液在搅拌条件下，滴入几滴NaOH溶液，缓缓加入B液，充分搅拌4h，真空干燥，破碎，得到二氧化硅层包覆的纳米硅粒子的粉体。
2)取酚醛树脂粒子约11.67g(因烧结时，不同碳源成碳率不同，酚醛树脂成碳率较高约为60％)，在搅拌条件下，将树脂加入到适量乙醇中，加热至完全溶解的酚醛树脂树脂溶液，再将上述得到的二氧化硅层包覆的粉体加入到酚醛树脂树脂溶液中，充分搅拌3h，真空干燥后，180℃固化2h，破碎后在惰性气氛保护下，升温速率为5℃/min，升温至1000℃，保温2h冷却后得到具有烧结碳层的粉体。
对比例4
1)取30ml乙醇与10ml水，7g纳米硅粒子进行超声，配成A液；取20ml 乙醇与7ml正硅酸乙酯(TEOS)超声，配成B液；A液在搅拌条件下，滴入几滴NaOH溶液，缓缓加入B液，充分搅拌4h，真空干燥，破碎，得到二氧化硅层包覆的纳米硅粒子的粉体。
2)搅拌条件下，将二氧化硅层包覆的纳米硅粒子加入到80g氧化石墨烯溶液(固含1％)中，所述氧化石墨烯的粒径D50为1um，分散均匀后，加入 1g连二亚硫酸钠，还原反应1h,真空干燥，破碎，得到石墨烯层包覆的粉体。
将实施例1-10及对比例1-4的硅基锂电池负极材料按扣电测试方法进行扣电性能测试，其中，附图2为实施例1扣电性能测试图，其它实施例和对比例的扣电性能测试图省略,扣电性能具体数据列于以下附表1中。
附表1实施例1-10及对比例1-4的扣电测试数据
Figure BDA0003191165530000091
由实施例1与对比例1-4可看出，三层包覆的负极材料在首次库伦效率及循环稳定性方面都要高于两层包覆材料，更是远远高于纯纳米硅。
实施例1-9则显示，纳米硅粒子、二氧化硅层、还原氧化石墨烯层、烧结碳层的比例不同时，会造成比容量、首次库伦效率及循环稳定性的区别，具体配比可根据不同条件下的要求进行合理安排，当纳米硅粒子、二氧化硅层、还原氧化石墨烯层、烧结碳层的重量比例为38-45：5-20：2.5-10：38-45区间时，其比容量及循环稳定性效果较好，如实施例1、4-7；实施例2、3、8、9或比容量相对较低或循环稳定性较差。
实施例1、10、11说明，还原氧化石墨烯(氧化石墨烯)尺寸方面选取，当还原氧化石墨烯(氧化石墨烯)尺寸在≤2um时，其扣电性能优于尺寸为3um 时的扣电性能，而其扣电性能与尺寸为1um时的扣电性能相差不大。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构,其特征在于,所述硅基负极材料结构包括纳米硅粒子、以及依次包覆于所述纳米硅粒子的二氧化硅层、还原氧化石墨烯层和烧结碳层。
2.根据权利要求1所述的硅基负极材料结构,其特征在于,所述还原氧化石墨烯的粒径D50小于2um。
3.根据权利要求1所述的硅基负极材料结构,其特征在于,所述还原氧化石墨烯的粒径D50大于1um。
4.根据权利要求1所述的硅基负极材料结构,其特征在于,所述纳米硅粒子的粒径D50为50-200nm。
5.根据权利要求1所述的硅基负极材料结构,其特征在于,所述二氧化硅层由正硅酸乙酯水解包覆所述纳米硅粒子。
6.根据权利要求1所述的硅基负极材料结构,其特征在于,所述纳米硅粒子：二氧化硅：还原氧化石墨烯：烧结碳的重量比为25-60：5-20：2.5-10：25-60。
7.根据权利要求7所述的硅基负极材料结构,其特征在于,所述纳米硅粒子：二氧化硅：还原氧化石墨烯：烧结碳的重量比为38-45：5-20：2.5-10：38-45。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述硅基负极材料结构的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:1)将正硅酸乙酯与纳米硅粒子在含水溶液均匀混合,正硅酸乙酯水解,干燥后形成二氧化硅层包覆的纳米硅粒子；2)将所述二氧化硅层包覆的纳米硅粒子加入氧化石墨烯中均匀分散,对所述氧化石墨烯进行还原并干燥；3)将步骤2)干燥后的粒子加入碳树脂溶液均匀分散后进行烧结。
9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的负极浆料包括如权利要求1-7任意一项所述硅基负极材料结构。
CN202110878659.7A 2021-08-02 2021-08-02 一种采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构 Pending CN113921775A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110878659.7A CN113921775A (zh) 2021-08-02 2021-08-02 一种采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110878659.7A CN113921775A (zh) 2021-08-02 2021-08-02 一种采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113921775A true CN113921775A (zh) 2022-01-11

Family

ID=79232966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110878659.7A Pending CN113921775A (zh) 2021-08-02 2021-08-02 一种采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113921775A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI861968B (zh) * 2023-06-28 2024-11-11 南亞塑膠工業股份有限公司 電池用矽奈米粒子與矽摻雜電極材料的製造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015106563A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 深▲セン▼市貝特瑞新能源材料股▲ふん▼有限公司 ＳＩＯｘ系複合負極材料、製造方法及び電池
CN106941164A (zh) * 2017-04-11 2017-07-11 东南大学 一种锂离子电池负极核壳包覆结构材料的制备方法
CN108598413A (zh) * 2018-04-23 2018-09-28 桑德集团有限公司 硅基负极活性材料的制备方法及硅基负极活性材料、锂离子电池负极材料和锂离子电池
US20180375094A1 (en) * 2015-12-31 2018-12-27 Shenzhen Btr New Energy Materials Inc. Composite silicon negative electrode material, preparation method and use
CN110620224A (zh) * 2019-09-27 2019-12-27 广东省稀有金属研究所 用于锂电池的负极材料及其制备方法和锂电池
CN111180729A (zh) * 2019-12-31 2020-05-19 宁波杉元石墨烯科技有限公司 一种采用不同石墨烯多重包覆的硅基负极材料
CN111864255A (zh) * 2019-04-28 2020-10-30 重庆市科学技术研究院 一种动力电池与电池云平台管理方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015106563A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 深▲セン▼市貝特瑞新能源材料股▲ふん▼有限公司 ＳＩＯｘ系複合負極材料、製造方法及び電池
US20180375094A1 (en) * 2015-12-31 2018-12-27 Shenzhen Btr New Energy Materials Inc. Composite silicon negative electrode material, preparation method and use
CN106941164A (zh) * 2017-04-11 2017-07-11 东南大学 一种锂离子电池负极核壳包覆结构材料的制备方法
CN108598413A (zh) * 2018-04-23 2018-09-28 桑德集团有限公司 硅基负极活性材料的制备方法及硅基负极活性材料、锂离子电池负极材料和锂离子电池
CN111864255A (zh) * 2019-04-28 2020-10-30 重庆市科学技术研究院 一种动力电池与电池云平台管理方法
CN110620224A (zh) * 2019-09-27 2019-12-27 广东省稀有金属研究所 用于锂电池的负极材料及其制备方法和锂电池
CN111180729A (zh) * 2019-12-31 2020-05-19 宁波杉元石墨烯科技有限公司 一种采用不同石墨烯多重包覆的硅基负极材料

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张万欣: "石墨烯/硅/碳复合负极材料的制备及其储锂性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》, no. 3, pages 18 - 19 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI861968B (zh) * 2023-06-28 2024-11-11 南亞塑膠工業股份有限公司 電池用矽奈米粒子與矽摻雜電極材料的製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102208636B (zh) 一种以硅藻土为原料制备多孔硅/炭复合材料及应用
CN102569805B (zh) 储能复合粒子、电池负极材料以及电池
WO2018161821A1 (zh) 一种复合物、其制备方法及在锂离子二次电池中的用途
CN111403705A (zh) 一种高功率锂电池的负极材料、制备方法及锂电池
WO2012126338A1 (zh) 一种锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法
CN105489855A (zh) 高容量型锂离子电池用核壳硅碳复合负极材料及其制备方法
KR20230145327A (ko) 실리콘 복합 재료의 제조 및 이를 포함하는 음극 시트
CN110071280B (zh) 一种铝酸锂固态电解质包覆硅基负极材料及其制备方法
CN110858650B (zh) 一种预置稳定保护膜的金属锂负极及其制备方法
CN102709563B (zh) 锂离子电池硅负极材料及其制备方法
CN110534710B (zh) 硅/碳复合材料及其制备方法和应用
CN111969193B (zh) 一种Si@MXene纳米复合材料及其制备方法
CN108448090A (zh) 一种锂电池硅碳复合负极材料的制备方法
CN109167032A (zh) 一种纳米硅基复合材料及其制备方法和应用
CN107768607B (zh) 一种锂离子电池负极材料的制备方法
CN105047888A (zh) 一种锂离子电池负极材料及其制备方法
CN110943207B (zh) 一种改性的TiNb2O7材料及改性方法
CN110323440A (zh) 一种石墨烯/碳-硅纳米复合负极材料的制备方法
CN112366306B (zh) 一种纳米硅复合负极材料及其制造方法
CN111180729B (zh) 一种采用不同石墨烯多重包覆的硅基负极材料
WO2023071807A1 (zh) 隔膜及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包和用电装置
CN113998700B (zh) 一种以微硅粉为原料制备Si/SiC@C负极材料的方法
CN108232140A (zh) 一种改性硅基材料的制备方法、及其锂离子电池
CN113921775A (zh) 一种采用SiO2与rGO多重包覆的硅基负极材料结构
CN112072073A (zh) 一种涂覆PVDF/LiAlO2复合保护膜的金属锂负极及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20220111

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication