本发明专利技术涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，将碳纳米管与十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，超声振荡，再加入乙醇和氨水并进一步超声振荡，得到碳纳米管的碱性分散液；将正硅酸乙酯的乙醇溶液滴加到该碳纳米管的碱性分散液中，在30~60℃反应，产生沉淀；分离并用去离子水洗涤该沉淀；置于反应炉内，在惰性气氛下550~600℃烧结；与锌粉混合，置于反应炉内，在惰性气氛下650~700℃烧结，得到烧结产物；放入酸溶液中，在30~60℃搅拌进行反应，分离并干燥固相产物；以及与碳源和分散溶剂混合均匀，浓缩干燥后置于反应炉内，在惰性气氛下600~800℃烧结，得到CNTs/Si/C复合材料。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，将碳纳米管与十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，超声振荡，再加入乙醇和氨水并进一步超声振荡，得到碳纳米管的碱性分散液；将正硅酸乙酯的乙醇溶液滴加到该碳纳米管的碱性分散液中，在30~60℃反应，产生沉淀；分离并用去离子水洗涤该沉淀；置于反应炉内，在惰性气氛下550~600℃烧结；与锌粉混合，置于反应炉内，在惰性气氛下650~700℃烧结，得到烧结产物；放入酸溶液中，在30~60℃搅拌进行反应，分离并干燥固相产物；以及与碳源和分散溶剂混合均匀，浓缩干燥后置于反应炉内，在惰性气氛下600~800℃烧结，得到CNTs/Si/C复合材料。【专利说明】
本专利技术涉及一种，尤其涉及一种锂离子电池硅基负极材料的制备方法。
技术介绍
自1991年索尼公司商业化生产LiCo02/C摇椅电池，可充电锂离子电池已成为便携、娱乐、计算和电信设备的重要组成部分，在便携式摄像机、MP4播放器、笔记本电脑和手机等富信息化的移动设备中不可或缺。同时，受石油储量和环保的压力，近年来世界各国都在竞相发展混合动力汽车和纯电动汽车，并将逐步取代传统的燃油汽车，以减少汽车尾气对环境的污染。锂离子电池技术的先进性及在电动汽车领域的应用，已激发全球范围内的研究热潮。目前，商业化的锂离子电池采用石墨作为负极材料，其来源丰富，价格低廉，工作电压平稳，但理论嵌锂容量仅有372 mAh/g。迄今为止，负极材料中硅的理论容量最高，当Li和Si合金化形成Li44Si时，理论容量为4212 mAh/g，远大于石墨的理论容量；同时，硅比石墨负极更为安全可靠，所以在世界范围内得到广泛的研究。但是硅负极材料也存在自身的缺点:(I)硅负极在充放电过程中伴有较大的体积变化(体积膨胀高达300% )，强烈的应力导致硅颗粒发生粉化，进而与导电剂分离，从集流体上剥离，从而造成首次放电相当大的不可逆容量，降低了循环性能。(2)硅材料导电性较差，这也影响了它在大电流充放电下的循环性能。为解决硅负极材料膨胀粉化和导电性差的问题，目前所采取的方法主要为制备一维硅纳米线或二维硅纳米薄膜。但是，这两种方法需要大型、昂贵的设备，并且制备工艺繁杂，难于实现产业化应用。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种具有较好循环性能且适合工业化应用的硅基。一种，包括以下步骤:将碳纳米管与十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，超声振荡，再加入乙醇和氨水并进一步超声振荡，得到碳纳米管的碱性分散液；将正硅酸乙酯的乙醇溶液滴加到该碳纳米管的碱性分散液中，在3(T60°C反应，产生沉淀；分离并用去离子水洗涤该沉淀，干燥后得到CNTs/CTAB/Si02复合材料；将该CNTs/CTAB/Si02复合材料置于反应炉内，在惰性气氛下55(T600°C烧结，得到CNTs/Si02复合材料；将该CNTs/Si02复合材料与锌粉混合，置于反应炉内，在惰性气氛下65(T700°C烧结，得到烧结产物；将该烧结产物放入酸溶液中，在3(T60°C搅拌进行反应，分离并干燥固相产物，得到CNTs/Si复合材料；以及将该CNTs/Si复合材料与碳源和分散溶剂混合均匀，浓缩干燥后置于反应炉内，在惰性气氛下60(T80(TC烧结，得到CNTs/Si/C复合材料。本专利技术针对硅负极导电性差以及在充放电过程中会产生严重的体积效应的问题，提出了一种负极材料的制备方法，首先在碳纳米管表面生成纳米级二氧化硅包覆层，然后将表面的二氧化硅还原为硅，之后通过碳包覆技术，得到一种CNTs/Si/C多层包覆复合材料。将该复合材料作为锂离子电池负极材料时，硅夹于两种碳材料之间，碳纳米管和碳起到缓冲层的作用抑制硅在充放电过程中的膨胀粉化。同时，利用外包覆层碳的良好导电性和内层碳纳米管形成的三维导电网络可以增加硅材料的导电性。因此，硅负极材料的循环性能得到了改善。本专利技术生产工艺简单，不使用复杂设备，容易实现工业化生产。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术实施例1的锂离子电池负极材料的TEM图。图2是本专利技术实施例1的锂离子电池负极材料的XRD图。图3是本专利技术实施例1的锂离子电池负极材料和纯硅粉在电池中的循环性能对比。 如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本专利技术。【具体实施方式】下面将结合附图及具体实施例对本专利技术提供的作进一步的详细说明。本专利技术实施方式提供一种，包括以下步骤: SI，将碳纳米管(CNTs)与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入去离子水中，超声振荡，再加入乙醇和氨水并进一步超声振荡，得到CNTs的碱性分散液； S2，将正硅酸乙酯的乙醇溶液滴加到该CNTs的碱性分散液中，在3(T60°C反应，产生沉淀； S3，分离并用去离子水洗涤该沉淀，干燥后得到CNTs/CTAB/Si02复合材料； S4，将该CNTs/CTAB/Si02复合材料置于反应炉内，在惰性气氛下55(T600°C烧结，得到CNTs/Si02复合材料； S5，将该CNTs/Si02复合材料与锌粉混合，置于反应炉内，在惰性气氛下65(T70(TC烧结，得到烧结产物； S6，将该烧结产物放入酸溶液中，在3(T60°C搅拌进行反应，分离并干燥固相产物，得到CNTs/Si复合材料； S7，将该CNTs/Si复合材料与碳源和分散溶剂混合均匀，浓缩干燥后置于反应炉内，在惰性气氛下60(T800°C烧结，得到CNTs/Si/C复合材料。在该步骤SI中，该超声振荡的时间可以为1-4小时。该CNTs可以为直径10-40nm的单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。该CNTs和CTAB的质量比可以为1: l(Tl:30。该碱性分散液的溶剂体系中水的体积分数可以为20-40%，乙醇的体积分数可以为60%~80%，氨水的体积分数可以为f 2%。该加入的CNTs的量由最终产物CNTs/Si/C复合材料中CNTs的含量计算，CNTs在CNTs/Si/C复合材料中的质量分数可以为10%~30%。在CNTs的碱性分散液中，CTAB包覆在碳纳米管表面。在该步骤S2中，具体地，可机械搅拌该CNTs的碱性分散液的同时进行滴加，在3(T60°C的反应时间可以为12~18小时。该正硅酸乙酯的乙醇溶液的体积分数可以为49TlO%。该正硅酸乙酯的加入量由最终产物CNTs/Si/C复合材料中Si的含量计算，Si在CNTs/Si/C复合材料中的质量分数可以为50%-80%。该正硅酸乙酯的乙醇溶液的滴加速度可以为 0.5 ml/min~I ml/min。在该步骤S3中，具体地，可通过离心机离心分离，取出下层沉淀，并用去离子水反复洗涤，直至滤液呈中性，随后将该沉淀放入真空干燥箱8(T12(TC烘干12~24小时，得到该CNTs/CTAB/Si02复合材料。该离心机转速可以为4000 r/min~4500 r/min,离心时间可以为10分钟~15分钟。在该CNTs/CTAB/Si02复合材料中，CTAB将二氧化硅与碳纳米管相连接，二氧化硅通过CTAB包覆在碳纳米管表面。在该步骤S4中，该烧结时间可以为6~8小时。在该CNTs/Si02复合材料中，二氧化硅直接包覆在碳纳米管表面。在该步骤S5中，该烧结时间可以为2小时。该COTVSiO2复合材料和锌粉的质量比可以为1:广1:1.5。在该步骤S6中，该酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：尚玉明，崔涛，王要武，何向明，李建军，王莉，张森，高剑，
申请(专利权)人：江苏华东锂电技术研究院有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：
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