[发明专利]纳米硅材料的制备方法

说明书

技术领域

纳米硅材料的制备方法。

背景技术

硅作为锂离子电池的负极材料具有高达3000mAh/g的理论比容量，硅被普遍认为是替代石墨的新一代锂离子电池负极材料。但在硅作为锂离子电池的负极材料时，电池在充放电过程中存在较大的体积效应，容易导致硅材料粉化失效，硅作为锂离子电池的负极材料的循环稳定性较差。而硅的纳米化有利于减少体积效应，提高电池的循环稳定性的影响，被认为是实现硅负极材料商业化的重要途径。另外，纳米硅材料被广泛用于光伏太阳能电池等领域。

目前，制备纳米硅粉体的制备方法主要采用对硅烷等含硅有机物进行化学气相沉积法(CVD)还原，该方法制备纳米硅效率低，容易产生爆炸的危险，制备成本高，且产物会出现管状、颗粒状等各种形态，如图1所示。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种纳米硅材料的制备方法，具有简单易操作，成本低，效率高，安全性高的特点。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种纳米硅材料的制备方法，其特征在于制备方法如下：

步骤一

将d50≥10μm的工业硅粉与无水乙醇混合并搅拌得到混合物，混合物的固含量为10%-50%；

步骤二

用行星式球磨机将步骤一中的混合物进行粗磨5-30小时，得到粗磨后的混合物A；行星式球磨机的球料比为5:1-20:1，行星式球磨机中的球径为小于5mm±10%的氧化锆球，行星式球磨机的转速为200-400转/分；

步骤三

球磨结束后，将步骤二中所得到的混合物A取出并测试混合物A的固含量，补充无水乙醇将混合物A的固含量调整至1%-20%，得到混合物B；

步骤四

将步骤三中所得到的混合物B装入纳米球磨机中并加入分散剂，分散剂的重量与混合物B的重量比小于等于10%，然后进行球磨5-60小时，球磨结束后得到纳米硅材料，将纳米硅材料真空烘干成粉状出售，或用乙醇浸泡的形式出售；纳米球磨机的球料比为2:1-5:1，纳米球磨机的球径为小于0.1mm±10%的氧化锆球，纳米球磨机的转速为800-1800转/分。

所述分散剂可以为三聚磷酸钠、甲基戊醇、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙二醇对异辛基苯基醚、脂肪酸聚乙二醇酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚醚酰亚胺、聚氧乙烯脱水山梨醇单脂的一种或多种。

本发明与现有技术相比的优点为：简单并易操作，成本低，效率高，安全性高。

附图说明

图1是现有技术制备的纳米硅的形貌图；

图2是本发明实施例一的纳米硅的形貌图；

图3是本发明实施例二的纳米硅的形貌图；

图4是本发明实施例三的纳米硅的形貌图；

图5是本发明实施例四的纳米硅的形貌图；

图6是本发明实施例五的纳米硅的形貌图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

实施例一

其是一种纳米硅材料的制备方法，制备方法如下：

步骤一

将d50≥10μm的工业硅粉与无水乙醇混合并搅拌得到混合物，混合物的固含量为50%；

步骤二

用行星式球磨机将步骤一中的混合物进行粗磨30小时，得到粗磨后的混合物A；行星式球磨机的球料比为20:1，行星式球磨机中的球径为4.5mm的氧化锆球，行星式球磨机的转速为400转/分；

步骤三

球磨结束后，将步骤二中所得到的混合物A取出并测试混合物A的固含量，补充无水乙醇将混合物A的固含量调整至20%，得到混合物B；

步骤四

将步骤三中所得到的混合物B装入纳米球磨机中并加入脂肪酸聚乙二

醇酯，脂肪酸聚乙二醇酯与混合物B的质量比是10%，然后进行球磨25小时，球磨结束后得到纳米硅材料，纳米硅材料的颗粒状形态如图2所示，将纳米硅材料真空烘干成粉状出售，或用乙醇浸泡的形式出售；纳米球磨机的球料比为5:1，纳米球磨机的球径为小于0.09mm的氧化锆球，纳米球磨机的转速为800转/分。

实施例二

其是一种纳米硅材料的制备方法，制备方法如下：

步骤一