【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電極材料制備，具體涉及一種鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法及其產品和應用。
技術介紹
1、硅負極材料因其高理論比容量和低工作電壓，被認為是下一代鋰離子電池負極的最理想材料。如此優異的理論比容量是以犧牲結構穩定性與金屬鋰高度合金化獲得的。300％體積變化和近乎絕緣的電性能使得硅難以直接應用于鋰離子電池負極，因此大多都以功能增強劑的形式在硅碳負極之中使用(<15％)。如果需要提高硅含量，需要在硅碳復合材料之中制造大量的孔隙結構，同時并入連續導電網絡方能夠提升其性能。
2、然而，目前硅碳材料大多都是不具備可互聯結構的粉末材料，因此這些粉末材料在組裝成電池過程中仍然需要商業粘合劑和導電劑來提供力學穩定性和額外的導電通路。這導致即使是孔隙建設再為優秀，依舊無法實現電化學性能穩定。
技術實現思路
1、本部分的目的在于概述本專利技術的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。
2、作為本專利技術其中一個方面，本專利技術提供一種鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其包括以下步驟，
3、(1)將木材納米纖維素和碳納米管分散在第一溶劑中，得到第一懸浮液；
4、(2)將第一懸浮液制成二維結構材料，干燥，用第二溶劑沖洗所述二維結構材料，得到第二懸浮液；
5、(3)在第二懸浮液中加入硅納米顆粒，分散均勻得到第三懸浮液，冷凍，干燥，得到復合納米片；
6、(4)將所述復合納
7、作為本專利技術所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法的一種優選方案：步驟(1)中，所述木材包括杉木、楊木、輕木、毛竹、鐵木、柳木中的一種多或多種；所述納米纖維素的直徑為10～200nm；所述碳納米管的直徑為2～50nm，長度0.1～30μm。
8、作為本專利技術所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法的一種優選方案：步驟(1)中，所述木材納米纖維素與碳納米管的質量比為1：0.1～10；優選2：1；所述第一溶劑包括水、乙醇、苯、苯乙醇、叔丁醇中的一種。
9、作為本專利技術所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法的一種優選方案：步驟(2)中，將將第一懸浮液滴加在平面上形成二維結構材料；所述平面的材料包括鋼板、玻璃板、云母板、硅板中的一種；干燥后的二維網狀結構材料的厚度為10～1000nm；優選50～100nm。
10、作為本專利技術所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法的一種優選方案：步驟(2)中，所述干燥包括冷凍干燥或自然晾干；所述第二溶劑包括水、苯、苯乙醇、叔丁醇；所述第二懸浮液濃度為0.01g/l～10g/l，優選1.5～5g/l。
11、作為本專利技術所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法的一種優選方案：步驟(3)中，所述硅納米顆粒的粒徑為10nm～5000nm；所述冷凍的溫度為-10～-200℃，優選-30～-50℃。
12、作為本專利技術所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法的一種優選方案：步驟(4)中，所述碳化處理，溫度為200～800℃，時間為1～5h；所述碳化處理在惰性氣氛下進行。
13、作為本專利技術所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法的一種優選方案：所述纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的厚度為50nm～500nm；所述纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料中硅的質量百分含量為60～80％。
14、本專利技術的有益效果：本專利技術以纖維素構建仿生蛛網結構，在其之上載入碳納米管和納米硅，控制工藝參數，而后經過碳化得到單分散高導電二維仿生蛛網結構的納米硅碳負極材料。這種硅碳材料制造鋰離子電池負極時無需粘合劑和導電劑，可直接在銅箔表面自組裝構建穩定的二維自粘附結構，可以很好的與當前電池制造技術兼容。本專利技術復合材料仿生蛛網結構賦予了微納米硅材料良好的導電性，單分散的結構特征給予了硅顆粒膨脹緩沖空間；通過控制硅含量，可以獲得硅含量為80％的硅碳負極；該電極材料的循環性能穩定、倍率性能優異，是一種優異的硅碳負極仿生電極材料。
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1.一種鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟，
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述木材包括杉木、楊木、輕木、毛竹、鐵木、柳木中的一種多或多種；所述納米纖維素的直徑為10～200nm；所述碳納米管的直徑為2～50nm，長度0.1～30μm。
3.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述木材納米纖維素與碳納米管的質量比為1：0.1～10；所述第一溶劑包括水、乙醇、苯、苯乙醇、叔丁醇中的一種。
4.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，將將第一懸浮液滴加在平面上形成二維結構材料；所述平面的材料包括鋼板、玻璃板、云母板、硅板中的一種；干燥后的二維網狀結構材料的厚度為10～1000nm。
5.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其特征在
6.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述硅納米顆粒的粒徑為10nm～5000nm；所述冷凍的溫度為-10～-200℃。
7.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：步驟(4)中，所述碳化處理，溫度為200～800℃，時間為1～5h；所述碳化處理在惰性氣氛下進行。
8.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：所述纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的厚度為50nm～500nm；所述纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料中硅的質量百分含量為60～80％。
9.權利要求1所述的制備方法制備得到的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料。
10.權利要求1所述的制備方法制備得到的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料在鋰離子電池負極中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟，
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述木材包括杉木、楊木、輕木、毛竹、鐵木、柳木中的一種多或多種；所述納米纖維素的直徑為10～200nm；所述碳納米管的直徑為2～50nm，長度0.1～30μm。
3.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述木材納米纖維素與碳納米管的質量比為1：0.1～10；所述第一溶劑包括水、乙醇、苯、苯乙醇、叔丁醇中的一種。
4.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，將將第一懸浮液滴加在平面上形成二維結構材料；所述平面的材料包括鋼板、玻璃板、云母板、硅板中的一種；干燥后的二維網狀結構材料的厚度為10～1000nm。
5.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池用纖維素基仿生蛛網單分散硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王漢偉，孫慶豐，黨寶康，張勁翼，
申請(專利權)人：浙江農林大學，
類型：發明
國別省市：
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