[发明专利]一种硅藻土制备锂离子电池多孔硅碳纳米管复合负极材料的方法

摘要

本发明是一种硅藻土制备锂离子电池多孔硅碳纳米管复合负极材料的方法，其特点是硅藻土为硅源，包括：多孔硅的制备、多孔硅基体表面负载催化剂前驱体和多孔硅碳纳米管复合材料的制备等步骤，具有原料易得，价格低廉，制备的多孔硅形貌清晰，硅碳复合材料容量高、循环稳定，生产效率高，成本低，适合工业化生产等优点。用该材料制备锂离子电池负极，在100mA/g的电流密度下测试，首次可逆比容量高达1529.1mAh/g，循环40次后的可逆比容量为885.4mAh/g，后期循环容量几乎保持不变。通过倍率性能测试，当电流密度恢复到100mA/g时，可逆比容量恢复到800mAh/g左右，说明材料连接紧密性好。

主权项

一种硅藻土制备锂离子电池多孔硅碳纳米管复合负极材料的方法，其特征是，它包括以下步骤：（1）多孔硅的制备：将硅藻土与镁粉研磨均匀，硅藻土与镁粉按照质量比1:0.1~10混合均匀，在真空或惰性气氛下，升温至600~1000℃，还原1~15h，自然冷却至室温；然后放在50~100℃、浓度为1~10mol/L的盐酸或硫酸中浸泡1~18h除去多余的氧化铁、三氧化二铝、氧化镁和氧化钙杂质，去离子水洗涤1~5次，在70~120℃真空干燥6~8h，得到多孔硅；（2）多孔硅基体表面负载催化剂前驱体：将多孔硅基体与催化剂前驱体分散在乙醇溶剂中，多孔硅基体与催化剂前驱体的质量比为1:0.25~10，经0.1~5h超声处理，搅拌1~10h，使其均匀分散，然后在60~150℃搅拌干燥，得到表面负载催化剂前驱体的多孔硅基体；（3）多孔硅碳纳米管复合材料的制备：表面负载催化剂前驱体的多孔硅置于高温管式炉中，通入氢气和惰性气体的比例为1:2~10的混合气体，升温至400~600℃进行预处理，保温0.1~10h，然后将炉温控制在400~1000℃，由氢气与惰性气体的混合气体载入气态或液态碳源，保温0.1~10h，进行化学气相沉积，在多孔硅基体表面直接生长碳纳米管，得到硅碳复合材料。