一種改善鋰離子電池硅負極材料的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料制備領域，涉及一種負極材料的改善方法，具體涉及一種改善鋰離子電池硅負極材料的方法。
【背景技術】
[0002]能源危機日益嚴重，因此，對綠色環(huán)保的新能源的需求日益迫切。而鋰離子電池作為一種綠色環(huán)保的新能源越來越受到人們的重視。大容量、長壽命、安全性高的新型鋰離子電池成為人們追求的目標。
[0003]硅材料具有較高容量(理論比容量4200mAh/g)，是最具潛力的下一代鋰離子電池負極材料之一，因而受到研究者的極大關注。但在循環(huán)過程中，硅存在巨大的體積效應，容易引起材料結(jié)構崩塌和粉化，造成電極短路，不可逆容量大，循環(huán)穩(wěn)定性差。目前，提高硅負極材料性能的措施主要包括:材料納米化、復合化以及結(jié)構特殊化等。上述提高硅負極材料性能的措施存在成本較高、難以廣泛應用的缺點。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足而提供一種改善鋰離子電池硅負極材料的方法。
[0005]為解決以上技術問題，本發(fā)明采取的一種技術方案是:一種改善鋰離子電池硅負極材料的方法，其特征在于，它包括以下步驟:
Ca)將植酸溶于去離子水中形成植酸溶液；
(b)將木質(zhì)素分散于所述植酸溶液中形成懸濁液；
(c )將硅粉分散于所述懸濁液中，超聲即可。
[0006]優(yōu)化地，所述植酸溶液的濃度為10~50mmol/L。
[0007]優(yōu)化地，所述步驟(b)中，將所述木質(zhì)素加入所述植酸溶液中超聲1~5分鐘進行分散形成懸濁液。
[0008]優(yōu)化地，所述娃粉由粒徑彡50nm的娃球組成。
[0009]進一步地，所述木質(zhì)素與所述硅粉的質(zhì)量比為1:2~4。
[0010]進一步地，所述超聲溫度為0~30°C、時間為2~5小時。
[0011]由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點:本發(fā)明改善鋰離子電池硅負極材料的方法，創(chuàng)造性地使用木質(zhì)素改善硅負極材料的性能，一方面利用超聲波對木質(zhì)素與硅粉進行作用，可以加快物質(zhì)的分散、縮短時間、提高效率；另一方面利用木質(zhì)素與硅粉的作用，在充放電過程中形成固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜)，大幅改善了商業(yè)硅粉的性能，并且該方法簡單易行，適于大規(guī)模推廣。
【附圖說明】
[0012]附圖1為實施例1中制得的鋰離子電池硅負極材料組裝成鋰離子電池后測得的電化學性能圖；
附圖2為實施例2中制得的鋰離子電池硅負極材料組裝成鋰離子電池后測得的電化學性能圖；
附圖3為實施例3中制得的鋰離子電池硅負極材料組裝成鋰離子電池后測得的電化學性能圖；
附圖4為市售商業(yè)硅粉組裝成鋰離子電池后測得的電化學性能圖。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明改善鋰離子電池硅負極材料的方法，它包括以下步驟:Ca)將植酸溶于去離子水中制成植酸溶液；(b)將木質(zhì)素分散于所述植酸溶液中形成懸濁液；(C)將硅粉分散于所述懸濁液中，超聲即可。創(chuàng)造性地使用木質(zhì)素改善硅負極材料的性能，一方面利用超聲波對木質(zhì)素與硅粉進行作用，可以加快物質(zhì)的分散、縮短時間、提高效率；另一方面利用木質(zhì)素與硅粉的作用，在充放電過程中形成固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜)，大幅改善了商業(yè)硅粉的性能，并且該方法簡單易行，適于大規(guī)模推廣；而且使用植酸產(chǎn)生了意想不到的效果:它能夠使得木質(zhì)素和硅粉充分結(jié)合，提高了硅負極材料的電化學性能。植酸溶液的濃度優(yōu)選為10~50mmol/L，植酸濃度太濃會影響木質(zhì)素的分散，而太稀的話則不會促進木質(zhì)素和硅粉的結(jié)合。所述步驟(b)中，將所述木質(zhì)素加入所述植酸溶液中超聲1~5分鐘進行分散形成懸濁液，使得木質(zhì)素充分分散。所述硅粉優(yōu)選由粒徑彡50nm的硅球組成，球形有利于硅粉與木質(zhì)素結(jié)合的均勻性，最終提高硅負極材料的性能。所述木質(zhì)素與所述硅粉的質(zhì)量比優(yōu)選為1:2~4，否則木質(zhì)素過少會導致硅粉性能改善可忽略不就，而木質(zhì)素過多，則會影響鋰離子電池的性能。所述超聲溫度為0~30°C (優(yōu)選室溫)、時間為2~5小時。
[0014]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行詳細說明:
實施例1
本實施例提供一種改善鋰離子電池硅負極材料的方法，它包括以下步驟:
Ca)將植酸溶于去離子水中形成濃度為10 mmol/L的植酸溶液；
(b)將40mg木質(zhì)素分散于1.2 mL植酸溶液中，超聲I分鐘進行分散形成懸濁液；
(c)將80mg硅粉(組分為平均粒徑50納米的硅球，商業(yè)硅粉，市售)分散于上述懸濁液中，于室溫下超聲3小時即可。
[0015](d)將材料涂覆于銅箔上，烘干，沖成極片，組裝成半電池，進行測試，測試結(jié)果如圖1所示。
[0016]實施例2
本實施例提供一種改善鋰離子電池硅負極材料的方法，它包括以下步驟:
Ca)將植酸溶于去離子水中形成濃度為50 mmol/L的植酸溶液；
(b)將50mg木質(zhì)素加入2ml植酸溶液中，超聲5分鐘進行分散形成懸池液；
(c)將200mg硅粉(組分為平均粒徑100納米的硅球，商業(yè)硅粉，市售)分散于上述懸濁液中，于30°C超聲2小時即可。
[0017](d)將材料涂覆于銅箔上，烘干，沖成極片，組裝成半電池，進行測試，測試結(jié)果如圖2所示。
[0018]實施例3 本實施例提供一種改善鋰離子電池硅負極材料的方法，它包括以下步驟:
Ca)將植酸溶于去離子水中形成濃度為20 mmol/L的植酸溶液；
(b)將60mg木質(zhì)素加入5ml植酸溶液中，超聲3分鐘進行分散形成懸池液；
(c)將180mg硅粉(組分為平均粒徑150納米的硅球，商業(yè)硅粉，市售)分散于上述懸池液中，于0°C超聲5小時即可；
(d)將材料涂覆于銅箔上，烘干，沖成極片，組裝成半電池，進行測試，測試結(jié)果如圖3所示。
[0019]實驗例I
將實施例1至3中制備的硅負極材料以及市售商業(yè)硅粉分別按照現(xiàn)有的方法制作成鋰電池電極，并組裝成鋰電池進行對比測試，其測試結(jié)果分別列于圖1至圖4中。由圖4可知，市售商業(yè)硅粉在經(jīng)過50次充放電循環(huán)之后，其容量已經(jīng)降低至很小的數(shù)值，而本發(fā)明制備的硅負極材料在經(jīng)過50次充放電循環(huán)之后，其容量雖然減小，但是減小的值較小。
[0020]上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種改善鋰離子電池硅負極材料的方法，其特征在于，它包括以下步驟: Ca)將植酸溶于去離子水中形成植酸溶液； (b)將木質(zhì)素分散于所述植酸溶液中形成懸濁液； (c )將硅粉分散于所述懸濁液中，超聲即可。2.根據(jù)權利要求1所述的改善鋰離子電池硅負極材料的方法，其特征在于:所述植酸溶液的濃度為10~50mmol/L。3.根據(jù)權利要求1所述的改善鋰離子電池硅負極材料的方法，其特征在于:所述步驟(b)中，將所述木質(zhì)素加入所述植酸溶液中超聲1~5分鐘進行分散形成懸濁液。4.根據(jù)權利要求1所述的改善鋰離子電池硅負極材料的方法，其特征在于:所述硅粉由粒徑彡50nm的娃球組成。5.根據(jù)權利要求4所述的改善鋰離子電池硅負極材料的方法，其特征在于:所述木質(zhì)素與所述硅粉的質(zhì)量比為1:2~4。6.根據(jù)權利要求5所述的改善鋰離子電池硅負極材料的方法，其特征在于:所述超聲溫度為0~30 0C、時間為2~5小時。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改善鋰離子電池硅負極材料的方法，它包括以下步驟：（a）將植酸溶于去離子水中形成植酸溶液；（b）將木質(zhì)素分散于所述植酸溶液中形成懸濁液；（c）將硅粉分散于所述懸濁液中，超聲即可。創(chuàng)造性地使用木質(zhì)素改善硅負極材料的性能，一方面利用超聲波對木質(zhì)素與硅粉進行作用，可以加快物質(zhì)的分散、縮短時間、提高效率；另一方面利用木質(zhì)素與硅粉的作用，在充放電過程中形成固體電解質(zhì)界面膜（SEI膜），大幅改善了商業(yè)硅粉的性能，并且該方法簡單易行，適于大規(guī)模推廣。
【IPC分類】H01M4/38, H01M10/0525
【公開號】CN105047887
【申請?zhí)枴緾N201510344957
【發(fā)明人】晏成林, 鈕曉穎, 錢濤
【申請人】蘇州大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月19日