按質(zhì)量比1:1，將無水乙醇添加至質(zhì)量濃度為25 %的氫氟酸中，攪拌混合后對其施加電流使其電化學(xué)腐蝕lOOmin，電流施加量為60mA/cm2;待電化學(xué)腐蝕完成后，用丙酮和無水乙醇分別洗滌3次，并用去離子水洗滌至pH至6.5后，將其置于80°C烘箱中干燥2h，制備得多孔單晶硅；將制備得多孔單晶硅置于電解槽中，隨后0.lmol/L的氯化鋅溶液緩慢添加至電解槽中，直至完全淹沒多孔單晶硅，隨后通過質(zhì)量濃度為20 %的鹽酸調(diào)節(jié)pH為1.5，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出頻率為ΙΚΗζ，振幅為0.5V，占空比為45%的脈沖信號；待脈沖信號調(diào)節(jié)完畢，將信號發(fā)生器正極接鉑，負極接多孔單晶硅，對其脈沖處理lOmin，隨后切換電源至恒定電流，調(diào)節(jié)電流為8mA，對其電鍍40min，待電鍍完成后，用去離子水洗滌3次，并置于60°C下恒溫干燥6h，即可制備得一種多孔硅負載鋅粉鋰電池負極材料。
[0010]將制備得一種多孔硅負載鋅粉鋰電池負極材料清洗干凈后，置于鋰電池負極，對其包覆并對其充電處理，充電一次后與傳統(tǒng)鋅電極材料相比，使用時間提高20%。
[0011]實例2
首先將6英寸的單晶硅片放置在丙酮溶液中，通過250W超聲處理4min，待處理完成后，將單晶硅片取出并置于無水乙醇中，在250W下超聲處理4min后，將其取出并自然晾干；將質(zhì)量濃度為80%的濃鹽酸和質(zhì)量濃度為30%的雙氧水，按體積比3:1攪拌混合，形成氧化溶液，隨后將上述晾干后的單晶硅片置于氧化溶液中，待其完全沒入氧化溶液后，對其振蕩處理至無氣泡產(chǎn)生后，取出單晶硅片并用去離子水洗滌至其表面pH為7.0 ;待洗滌完成后，將單晶硅片置于質(zhì)量濃度為25%的氫氟酸中，對其漂洗13s，去除表面氧化層，隨后按質(zhì)量比1:1，將無水乙醇添加至質(zhì)量濃度為25 %的氫氟酸中，攪拌混合后對其施加電流使其電化學(xué)腐蝕llOmin，電流施加量為62mA/cm2;待電化學(xué)腐蝕完成后，用丙酮和無水乙醇分別洗滌4次，并用去離子水洗滌至pH至6.7后，將其置于85°C烘箱中干燥3h，制備得多孔單晶硅；將制備得多孔單晶硅置于電解槽中，隨后0.lmol/L的氯化鋅溶液緩慢添加至電解槽中，直至完全淹沒多孔單晶硅，隨后通過質(zhì)量濃度為20 %的鹽酸調(diào)節(jié)pH為1.7，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出頻率為ΙΚΗζ，振幅為0.5V，占空比為47%的脈沖信號；待脈沖信號調(diào)節(jié)完畢，將信號發(fā)生器正極接鉑，負極接多孔單晶硅，對其脈沖處理125min，隨后切換電源至恒定電流，調(diào)節(jié)電流為89mA，對其電鍍45min，待電鍍完成后，用去離子水洗滌4次，并置于70°C下恒溫干燥7h，即可制備得一種多孔硅負載鋅粉鋰電池負極材料。
[0012]將制備得一種多孔硅負載鋅粉鋰電池負極材料清洗干凈后，置于鋰電池負極，對其包覆并對其充電處理，充電一次后與傳統(tǒng)鋅電極材料相比，使用時間提高30%。
[0013]實例3
首先將6英寸的單晶硅片放置在丙酮溶液中，通過300W超聲處理5min，待處理完成后，將單晶硅片取出并置于無水乙醇中，在300W下超聲處理5min后，將其取出并自然晾干；將質(zhì)量濃度為80%的濃鹽酸和質(zhì)量濃度為30%的雙氧水，按體積比3:1攪拌混合，形成氧化溶液，隨后將上述晾干后的單晶硅片置于氧化溶液中，待其完全沒入氧化溶液后，對其振蕩處理至無氣泡產(chǎn)生后，取出單晶硅片并用去離子水洗滌至其表面pH為7.0 ;待洗滌完成后，將單晶硅片置于質(zhì)量濃度為25%的氫氟酸中，對其漂洗15s，去除表面氧化層，隨后按質(zhì)量比1:1，將無水乙醇添加至質(zhì)量濃度為25 %的氫氟酸中，攪拌混合后對其施加電流使其電化學(xué)腐蝕120min，電流施加量為65mA/cm2;待電化學(xué)腐蝕完成后，用丙酮和無水乙醇分別洗滌5次，并用去離子水洗滌至pH至7.0后，將其置于90°C烘箱中干燥3h，制備得多孔單晶硅；將制備得多孔單晶硅置于電解槽中，隨后將0.lmol/L的氯化鋅溶液緩慢添加至電解槽中，直至完全淹沒多孔單晶硅，隨后通過質(zhì)量濃度為20 %的鹽酸調(diào)節(jié)pH為2.0，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出頻率為ΙΚΗζ，振幅為0.5V，占空比為50%的脈沖信號；待脈沖信號調(diào)節(jié)完畢，將信號發(fā)生器正極接鉑，負極接多孔單晶硅，對其脈沖處理15min，隨后切換電源至恒定電流，調(diào)節(jié)電流為10mA，對其電鍍50min，待電鍍完成后，用去離子水洗滌4次，并置于80°C下恒溫干燥8h，即可制備得一種多孔硅負載鋅粉鋰電池負極材料。
[0014]將制備得一種多孔硅負載鋅粉鋰電池負極材料清洗干凈后，置于鋰電池負極，對其包覆并對其充電處理，充電一次后與傳統(tǒng)鋅電極材料相比，使用時間提高35%。
【主權(quán)項】
1.一種多孔娃負載鋅粉鋰電池負極材料的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)將6英寸的單晶硅片放置在丙酮溶液中，通過200?300W超聲處理3?5min，待處理完成后，將單晶娃片取出并置于無水乙醇中，在200?300W下超聲處理3?5min后，將其取出并自然晾干； (2)將質(zhì)量濃度為80%的濃鹽酸和質(zhì)量濃度為30%的雙氧水，按體積比3:1攪拌混合，形成氧化溶液，隨后將上述晾干后的單晶硅片置于氧化溶液中，待其完全沒入氧化溶液后，對其振蕩處理至無氣泡產(chǎn)生后，取出單晶硅片并用去離子水洗滌至其表面pH為7.0 ; (3)待洗滌完成后，將單晶硅片置于質(zhì)量濃度為25%的氫氟酸中，對其漂洗10?15s，去除表面氧化層，隨后按質(zhì)量比1:1，將無水乙醇添加至質(zhì)量濃度為25%的氫氟酸中，攪拌混合后對其施加電流使其電化學(xué)腐蝕100?120min，電流施加量為60?65mA/cm2; (4)待電化學(xué)腐蝕完成后，用丙酮和無水乙醇分別洗滌3?5次，并用去離子水洗滌至pH至6.5?7.0后，將其置于80?90°C烘箱中干燥2?3h，制備得多孔單晶硅； (5)將制備得多孔單晶硅置于電解槽中，隨后將0.lmol/L的氯化鋅溶液緩慢添加至電解槽中，直至完全淹沒多孔單晶硅，隨后通過質(zhì)量濃度為20%的鹽酸調(diào)節(jié)pH為1.5?2.0，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出頻率為ΙΚΗζ，振幅為0.5v，占空比為45?50%的脈沖信號； (6)待脈沖信號調(diào)節(jié)完畢，將信號發(fā)生器正極接鉑，負極接多孔單晶硅，對其脈沖處理10?15min，隨后切換電源至恒定電流，調(diào)節(jié)電流為8?10mA，對其電鍍40?50min，待電鍍完成后，用去離子水洗滌3?4次，并置于60?80°C下恒溫干燥6?8h，即可制備得一種多孔硅負載鋅粉鋰電池負極材料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多孔硅負載鋅粉鋰電池負極材料的制備方法，屬于電極材料制備領(lǐng)域。本發(fā)明針對目前硅材料納米化時活性顆粒在充放電過程中很容易團聚，加快容量衰減，且硅薄膜的制備成本較高的問題，通過將單晶硅片置于丙酮和乙醇溶液中清洗，并在濃鹽酸和雙氧水中進行氧化作用，同時在氫氟酸作用下使其電化學(xué)腐蝕制備多空單晶硅，并在脈沖作用下，將鋅負載于多孔單晶硅中，抑制硅材料的體積效應(yīng)，提高循環(huán)性能。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過硅和金屬進行復(fù)合，減少硅材料的極化反應(yīng)，提高硅材料的倍率性能，電容量提升20～35%；所得電池負極材料制得的電池，使用壽命提升20～30%。
【IPC分類】H01M4/36, H01M10/0525, H01M4/38
【公開號】CN105355882
【申請?zhí)枴緾N201510791783
【發(fā)明人】雷春生, 高力群
【申請人】雷春生
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月17日