【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种硅碳沉积制备负极材料，特别是涉及碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料及制备方法及一体化电池应用，属于硅碳沉积制备负极材料。
技术介绍
1、负极材料是锂离子电池技术最关键的材料之一，目前市售的石墨负极由于其低克容量已经到达了其技术瓶颈，而硅是最有希望取代它的锂离子负极材料之一，硅的克容量高达4200mah/g，硅基负极材料本身具有的体积膨胀效应，导电性差等一系列缺点，限制了其实际应用，硅的体积会膨胀到原来的300％，导致材料从集流体上脱落，同时，硅的体积膨胀效应还会使得其表面不断形成新的固体电解质界面膜(sei)，最终导致其容量降低和循环性能变差，此外，si的低电导率和低li+扩散系数也会影响最终的电池效率，因此，如何改进硅基材料并能够发挥其能量密度的优势是当前研究的重点之一，为此设计一种碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料及制备方法及一体化电池应用来解决上述问题，另外在现有技术中对碳纤维布于溶液中浸泡后再干燥处理会产生比较大的污染物气体，排到外界会对空气造成污染，为此设计碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料及制备方法及一体化电池应用来解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是为了提供碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料及制备方法及一体化电池应用。
2、本专利技术的目的可以通过采用如下技术方案达到：
3、碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，包括如下步骤：
4、步骤一：选择可溶性催化剂，配置催化剂
5、步骤二：将干燥好含有催化剂的碳纤维布放置在管式炉中，密闭并连接气体管道，检查装置气密性，随后启动设备，打开气体管道；
6、步骤三：通入保护气氛，保护气有控制气体流量为60-1000ml/min，利用保护气清理反应器内残留气体杂质；
7、步骤四：程序控制以1-10℃/min升高温度至催化剂还原温度200-1000℃，升温到指定温度后，通入催化剂还原气体氢气，气体流量为5-400ml/min，还原时间为1-8h，直到全部还原为金属单质催化剂；
8、步骤五：改变反应器温度到500-1200℃，温度变化速率为1-10℃/min，通入碳源有机气体裂解沉积产生碳纳米材料，定向沉积在碳纤维布的空隙中和表面上，碳纳米材料形成微孔/介孔，有机气体通入流速为5-200ml/min，通入时间为1-12h
9、步骤六：改变反应器温度到500-800℃，变温速率为1-10℃/min，通入硅烷，流速以5-200ml/min，通入时间为1-12h，硅烷裂解产生纳米硅沉积在碳纤维布和碳纳米材料共同所组成结构的孔隙中和表面上，定向沉积在碳纳米材料预留的增强位置；
10、步骤七：四氢呋喃溶解沥青对以上合成的材料进行浸泡，浸泡时间0.1-4h，沥青含量为0.5％-50％，然后烘干材料，烘干温度为40-80℃；
11、步骤八：沥青浸泡后的材料进行融合捏合，然后对合成材料直接冲片，装电池。
12、优选的，在步骤一中浸泡时间为0.1-24h；
13、干燥温度为40-80℃。
14、优选的，在步骤一中采用的催化剂为fe、cu、ni、la、al过度金属的化合物中的一种或多种。
15、优选的，保护气为氮气、氩气、氖气中的一种或多种。
16、优选的，有机气源为甲烷、乙烯、乙炔、丙烯中的一种或多种。
17、优选的，在步骤六中硅烷类物质为液态物质时，用保护气作为载气，携带液态的硅烷类物质进入反应器；
18、硅烷类物质包括：三(三甲硅基)硅烷、甲硅烷、乙硅烷、四氟硅烷、三氯化硅、氯硅烷、六甲基二硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷、二甲基乙烯基氯硅烷或乙烯基三氯硅烷中的一种或几种。
19、本专利技术的有益技术效果：
20、本专利技术提供的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料及制备方法及一体化电池应用，包括催化剂溶液浸泡碳纤维布，反应器内放置含催化剂的碳纤维布基底；通入保护气氛，身高温度到催化剂还原温度，控制速率通入催化剂还原气体氢气，还原出单质催化剂；通入碳源有机气体生成碳纳米材料沉积在碳纤维孔隙中和表面上；通入硅烷生成纳米硅，定向沉积在碳纳米材料的空隙中被增强；用四氢呋喃溶解的沥青溶液对以上合成材料进行浸泡，干燥；沥青浸泡后的材料进行融合/捏合；最后对所专利技术材料进行冲极片，组装电池和测试电池性能。
21、本专利技术制备材料能够解决锂电池负极材料克容量低的问题，选择合适的克容量，如400-1200mah/g，改善硅碳负极材料体积膨胀和低的库伦效率问题，并增强循环效率，满足当下市场负极材料需求，并专利技术了一体化电池，所专利技术材料直接进行冲片，组装电池并测试性能，节约了这部分成本。
22、通过在脱销组件的内部固定安装有脱销罐体，脱销罐体的顶部表面开设有净化管连接口，脱销罐体的外侧开设有观测口，脱销罐体的前端固定安装有尿素液罐体，挡板的右侧固定安装有除尘器，通过将气体吸引进入除尘器，启动加热组件内部加热箱体，将温度加热到合适的温度，利用除尘板，将烟气中的铅以及化合物、颗粒物，将温度再次进行加热，净化箱体内部氧化催化器去除烟气中一氧化碳，将烟气通入脱销罐体，尿素液罐体将烟气中氮氧化合物还原，该装置该工艺更稳定，无毒无爆炸危险，安全系数更高，并且无刺激性气味，可根据管路的温度随时调整风量，保证各环节的反应所需的温度条件，便于对烟气进行净化。
23、通过在喷淋组件的内部开设有喷淋箱体，注液口的右侧开设有喷淋口，喷淋口的上方固定安装有第一净化管，第一净化管的右侧固定安装有第二净化管，通过注液口向喷淋箱体内部注入碱液，带动喷淋口向脱销罐体内部，对烟气中二氧化硫、铅烟进行吸收，喷淋箱体内部碱液采用低浓度氢氧化钠溶液，可对烟气中残存酸性气体有起到明显的吸收作用，另外碱液还对铅以其化合物、颗粒物等具有吸收作用，进一步保证排放达标。
24、通过在动力组件的内部开设有风机，风机的输出端固定安装有风力扇，风力扇的外侧固定安装有过滤网，风机的底部表面固定安装有支撑座，通过启动风机，风机带动风力扇进行转动，外侧过滤网对杂物进行过滤，避免气体对风力扇腐蚀，通过风机将第二净化管内部温度进行控制，装置简化了工艺流程，节省了建设投资和生产、维保费用，通过此设备以及工艺最终将有害气体变成对人体无害的气体。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：在步骤一中浸泡时间为0.1-24h；
3.根据权利要求1所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：在步骤一中采用的催化剂为Fe、Cu、Ni、La、Al过度金属的化合物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：保护气为氮气、氩气、氖气中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：有机气源为甲烷、乙烯、乙炔、丙烯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：在步骤六中硅烷类物质为液态物质时，用保护气作为载气，携带液态的硅烷类物质进入反应器；
7.根据权利要求1所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：在步骤一中对碳纤维布于
8.根据权利要求7所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：所述除尘器(25)的右端固定安装有进气管连接口(24)，所述进气管连接口(24)的左侧固定安装有除尘组件(3)，所述除尘组件(3)的内部固定安装有进气口(32)，所述进气口(32)的下方固定安装有连接柱(31)，所述连接柱(31)的下方开设有滑槽(33)；
9.根据权利要求8所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：所述加热箱体(53)的侧面固定安装有安装座(52)，所述安装座(52)的表面固定安装有螺栓(51)；
10.根据权利要求9所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：所述喷淋口(73)的上方固定安装有第一净化管(11)，所述第一净化管(11)的右侧固定安装有第二净化管(14)，所述第二净化管(14)的右侧上方开设有安装板(12)，所述安装板(12)的下方开设有排气口(13)；
...【技术特征摘要】
1.碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：在步骤一中浸泡时间为0.1-24h；
3.根据权利要求1所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：在步骤一中采用的催化剂为fe、cu、ni、la、al过度金属的化合物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：保护气为氮气、氩气、氖气中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：有机气源为甲烷、乙烯、乙炔、丙烯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其特征在于：在步骤六中硅烷类物质为液态物质时，用保护气作为载气，携带液态的硅烷类物质进入反应器；
7.根据权利要求1所述的碳纤维增强为载体的硅碳沉积制备负极材料的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔德挺，刘洋，吴清原，桑子容，
申请(专利权)人：深圳凝石材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。