【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及電池，具體地，涉及多孔炭層的中空硅炭微球及其制備方法和應用。
技術介紹
1、提升鋰離子電池的能量密度，滿足日益增長的動力電池需求，成為目前研究的熱點。
2、硅具有非常高的比容量和適中的電壓平臺，其比容量幾乎是天然石墨的理論比容量的十倍以上，是具有較好應用前景的負極材料。然而，其在充放電過程中存在較大的體積變化，導致材料粉化、結構坍塌，在充放電循環(huán)過程中的比容量不穩(wěn)定，衰減嚴重。因此，需要尋求緩解硅負極材料體積膨脹的辦法。
3、現(xiàn)有技術多采用納米硅顆粒進行包覆處理，步驟繁瑣，且包覆存在不均勻，團聚的現(xiàn)象。如：
4、cn110660987a公開了一種硼摻雜空心硅球形顆粒/石墨化碳復合材料及其制備方法和用途。其制備方法包括：(1)制備實心二氧化硅球形顆粒；(2)制備空心二氧化硅球形顆粒；(3)制備硼摻雜空心硅球形顆粒；(4)制備硼摻雜空心硅球形顆粒/石墨化碳復合物。
5、cn103988350a公開了一種鋰二次電池用負極活性材料及其制備方法。其制備方法包括：利用金屬氯化物溶液對硅聚合物粒子進行處理以制備在表面上負載有金屬催化劑的硅聚合物粒子；將所述在表面上負載有金屬催化劑的硅聚合物粒子分散在充滿鍍覆溶液的鍍槽中，所述鍍覆溶液包含磷基合金用金屬離子和磷酸；對所述槽進行加熱以形成磷(p)基合金表面涂布的硅聚合物粒子；以及通過還原氣氛中的熱處理將所述磷(p)基合金表面涂布的硅聚合物粒子碳化。
6、cn106145083a公開了一種球形空心碳殼復合材料及其制備方法和應用
7、所述氧化步驟包括，將煅燒產物在空氣或氧氣中氧化形成金屬或合金的氧化物；所述硫化步驟包括，將高溫煅燒產物在硫的環(huán)境下形成金屬或合金的硫化物；所述酸溶解替換步驟包括，采用酸溶液對高溫煅燒產物進行洗滌，將金屬或合金，或者金屬或合金的氧化物或硫化物，溶解出碳殼，然后注入硅或硫單質，或者硅或硫的化合物；所述化合物置換步驟包括，將硫單質和金屬或合金的氧化物一起煅燒，用硫置換金屬或合金的氧化物中的氧，得到硫化物。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的上述問題，提供一種能夠緩沖硅負極材料體積膨脹，且用于電池負極材料時具有穩(wěn)定的電化學性能的硅碳復合材料。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術的第一方面提供一種制備多孔炭層的中空硅炭微球的方法，該方法包括：
3、(1)在水和乙醇存在下，在堿性物質和表面活性劑存在下，將硅源進行成球，得到平均粒徑為50-900nm的產物i；
4、(2)將所述產物i、酚類化合物和醛類化合物進行接觸反應，得到產物ii；所述接觸反應的條件包括：在攪拌條件下進行，且攪拌的速度為100-1000rpm，時間為2-18h，溫度為35-80℃；所述酚類化合物和所述醛類化合物的用量摩爾比為1：1.5-3；
5、(3)將所述產物ii進行固液分離，并將得到的固相進行洗滌、干燥；得到產物iii；
6、(4)惰性氣氛下，將所述產物iii和金屬還原劑進行氧化還原反應。
7、本專利技術的第二方面提供一種由前述第一方面中所述的方法制備得到的多孔炭層的中空硅炭微球。
8、本專利技術的第三方面提供一種前述第二方面中所述的多孔炭層的中空硅炭微球在電池負極材料中的應用。
9、本專利技術提供的方案相對于現(xiàn)有技術至少存在以下優(yōu)勢：
10、(1)本專利技術提供的采用溶膠凝膠的方法能夠實現(xiàn)中空微球的制備和碳源的包覆，操作簡便，且試劑可回收循環(huán)使用。
11、(2)本專利技術提供的方法能夠實現(xiàn)均勻包覆，且碳層的孔結構可調。
12、(3)采用本專利技術提供的方法制備得到的多孔炭層的中空硅炭微球用于電池負極材料時，其電化學性能穩(wěn)定，如循環(huán)周期長，比容量大，庫倫效率高等。
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1.一種制備多孔炭層的中空硅炭微球的方法，其特征在于，該方法包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述水和所述乙醇的用量重量比為0.4-7：1；和/或，
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，所述硅源和所述酚類化合物的用量重量比為1：0.2-1.5；和/或，
4.根據(jù)權利要求1-3中任意一項所述的方法，其中，所述成球的條件包括：在攪拌條件下進行，且攪拌的速度為100-1000rpm，時間為2-14h，溫度為35-45℃；和/或，
5.根據(jù)權利1-4中任意一項所述的方法，其中，所述氧化還原反應的條件包括：溫度為600-800℃，時間為1-5h。
6.根據(jù)權利1-5中任意一項所述的方法，其中，所述堿性物質選自氨水、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀中的至少一種；和/或，
7.根據(jù)權利要求1-6中任意一項所述的方法，其中，所述硅源選自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的至少一種；和/或，
8.根據(jù)權利要求1-7中任意一項所述的方法，其中，所述酚類化合
9.由權利要求1-8中任意一項所述的方法制備得到的多孔炭層的中空硅炭微球。
10.權利要求9中所述的多孔炭層的中空硅炭微球在電池負極材料中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種制備多孔炭層的中空硅炭微球的方法，其特征在于，該方法包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述水和所述乙醇的用量重量比為0.4-7：1；和/或，
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，所述硅源和所述酚類化合物的用量重量比為1：0.2-1.5；和/或，
4.根據(jù)權利要求1-3中任意一項所述的方法，其中，所述成球的條件包括：在攪拌條件下進行，且攪拌的速度為100-1000rpm，時間為2-14h，溫度為35-45℃；和/或，
5.根據(jù)權利1-4中任意一項所述的方法，其中，所述氧化還原反應的條件包括：溫度為600-800℃，時間為1-5h。
<...【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：于迎豪，王衛(wèi)玲，李琴，
申請(專利權)人：愛彼愛和新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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