【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池材料领域，具体涉及一种具有亲锂性和导电性的核壳复合纳米材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、如今，随着电子及新能源领域的高质量发展，传统锂离子电池的放电效率已经越来越难以满足行业发展的需要，为满足行业发展需求，提升电池放电效率，采用金属锂作为负极的锂金属电池应运而生。锂金属因其超高的理论比容量(3860mah·g-1)、极低的电极电位(相对于标准氢电极为-3.04v)、极低的重量密度(0.534g·cm-2)等优点，在新能源汽车、智能设备等领域具有极为广阔的应用前景。然而，由于锂金属电池在充电过程中易发生树枝状、针刺状锂枝晶不可控生长，可能穿透隔膜与正极接触而发生短路与热失控，进而发生爆炸、明火、有毒气体泄漏等安全事故。此外，锂枝晶的生长以及循环过程中锂体积的无限变化也容易导致固体电解质界面(sei)膜的反复开裂和修复，降低使用寿命与循环效率。因此，针对制约锂金属电池进一步应用的种种因素，开发稳定、高效的新型锂金属电池负极材料是发展锂金属电池的关键。
2、现有技术中，cn113823785b公开了一种中空介孔碳壳包覆金属纳米球及其超组装制备方法和应用。所述制备方法为：将金属盐溶液与聚乙烯吡咯烷酮混合，经水热反应和煅烧后，得到金属纳米球；将金属纳米球溶溶解于乙醇水溶液中，得金属纳米球溶液，在金属纳米球溶液中依次加入正硅酸乙酯、氨水、间苯二酚和甲醛混匀，经热解、刻蚀得到中空介孔碳壳包覆金属纳米球。所述中空介孔碳壳的尺寸为200-300nm，金属纳米球的尺寸为50-100nm。上述中空介孔碳壳包覆
3、基于此，研发一种核壳复合物用作锂电池负极，使之可有效抑制锂枝晶的同时还能增加导电性和亲锂性以增强锂电池的电池性能。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种具有亲锂性和导电性的核壳复合纳米材料及其制备方法和应用。本专利技术采用溶剂热法制备亲锂性金属纳米颗粒，随后通过加入硅源与其发生化学反应制备出核壳复合纳米材料，最后通过洗涤、离心和烘干去除杂质。通过该方法制备的核壳复合物纳米材料在应用于锂金属电池负极时能有效降低锂的成核位点并且抑制锂枝晶的生长，实现锂金属的均匀沉积。在与磷酸铁锂组装全电池后表现出高充放电比容量、良好的倍率性能和长循环稳定性能。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一方面，提供了一种核壳复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将金属盐溶液加入至乙醇溶液中，混合均匀后，得第一混合液；向第一混合液中加入聚乙烯吡咯烷酮溶液，反应后，调ph，得纳米颗粒胶质；
5、(2)向纳米颗粒胶质中加入乙醇、氨水和硅酸乙酯混合后，得第二混合液，第二混合液反应后，离心，收集离心所得沉淀物，将沉淀物洗涤、烘干，得核壳复合纳米材料。
6、优选的，步骤(1)中，所述金属盐为乙酸银、硝酸银、乙酸金、硝酸金、乙酸锡、硝酸锡、乙酸锌或硝酸锌中的一种或多种。
7、优选的，步骤(1)中，金属盐溶液和乙醇溶液的体积比为1：(9-11)。
8、优选的，步骤(1)中，金属盐溶液的浓度为0.04-0.06m。
9、优选的，步骤(1)中，乙醇溶液中乙醇和水的体积比为(1-4)：1。
10、优选的，步骤(1)中，混合温度为50-100℃。
11、优选的，步骤(1)中，第一混合液、聚乙烯吡咯烷酮溶液的体积比为(4-10)：1。
12、优选的，步骤(1)中，所述调ph的操作为：向反应后的溶液中加入0.1mol/l的naoh溶液，调ph为8-9。
13、优选的，步骤(1)中，聚乙烯吡咯烷酮溶液的浓度为2.5×10-3mol/l。
14、优选的，步骤(1)中，反应的反应时间为15-25min。
15、优选的，步骤(2)中，乙醇、氨水和硅酸乙酯的体积比为50:5:1。
16、进一步优选的，所述氨水的质量分数为25-27％。
17、优选的，金属盐溶液与硅酸乙酯的体积比为(9-11)：1。
18、优选的，步骤(2)中，反应温度为20-25℃，反应时间为9-15h。
19、优选的，步骤(2)中，离心转速为2400-12000rpm，离心时间为3min。
20、优选的，步骤(2)中，烘干温度为40-120℃，烘干时间为4h。
21、本专利技术的第二方面，提供了上述制备方法制备得到的核壳复合纳米材料。
22、本专利技术的第三方面，提供了一种核壳复合纳米材料在制备锂金属电池负极材料中的应用。
23、本专利技术的有益效果：
24、本专利技术采用溶剂热法制备得到的具有亲锂性的金属纳米颗粒，再加入硅酸乙酯作为硅源与金属纳米颗粒反应，制得复合纳米材料具有核壳结构。弥散分布的纳米ag颗粒和二氧化硅壳层与li离子间具有高的结合能，形核能垒较低，li离子容易以纳米ag颗粒处为位点转化为li原子，由此可见，采用弥散有金属离子的二氧化硅为壳层，金属纳米颗粒作为核层，可以有效抑制在锂沉积和剥离过程中锂枝晶的生长；同时，二氧化硅的导电性较差，将二氧化硅和纳米ag颗粒结合，可明显提高复合纳米材料的导电性。
25、本专利技术采用溶剂热法制得弥散有金属离子的二氧化硅作为壳层，其对锂离子具有更强的理论吸附能，可以为核壳纳米复合材料提供亲锂位点，可更加高效地引导锂离子的均匀形核，并抑制锂枝晶的形成；采用亲锂性金属纳米颗粒作为壳层，其具有高的电子导电性可以同时加快电子和离子的传输。
26、由此可见，本申请制得的核壳复合纳米材料既具有良好的导电性和亲锂性，可有效抑制在锂沉积和剥离过程中锂枝晶的生长，同时本专利技术制备工艺简单，成本低，可重复性好，具有较高的应用价值。当其作为负极材料与磷酸铁锂组装全电池后表现出高充放电比容量、良好的倍率性能和长循环稳定性能。
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1.一种核壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的核壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述金属盐为乙酸银、硝酸银、乙酸金、硝酸金、乙酸锡、硝酸锡、乙酸锌或硝酸锌中的一种或多种；
3.如权利要求1所述的核壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，第一混合液、聚乙烯吡咯烷酮溶液的体积比为(4-10)：1；
4.如权利要求1所述的核壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，反应时间为15-25min。
5.如权利要求1所述的核壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述调pH的操作为：向反应后的溶液中加入0.1mol/L的NaOH溶液，调pH为8-9。
6.如权利要求1所述的核壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，乙醇、氨水和硅酸乙酯的体积比为50:5:1，所述氨水的质量分数为25-27％。
7.如权利要求1所述的核壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，金属盐溶液与硅酸乙酯的体积比为(9-11)：1。
8
9.权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的核壳复合纳米材料。
10.权利要求9所述的核壳复合纳米材料在制备锂金属电池负极材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种核壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的核壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述金属盐为乙酸银、硝酸银、乙酸金、硝酸金、乙酸锡、硝酸锡、乙酸锌或硝酸锌中的一种或多种；
3.如权利要求1所述的核壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，第一混合液、聚乙烯吡咯烷酮溶液的体积比为(4-10)：1；
4.如权利要求1所述的核壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，反应时间为15-25min。
5.如权利要求1所述的核壳复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述调ph的操作为：向反应后的溶液中加入0...
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