本發(fā)明屬于鋰離子電池材料制備領(lǐng)域，具體的說是一種低膨脹球形硅碳復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前市場(chǎng)化的硅碳材料主要是由顆粒狀的多孔碳及其沉積在孔隙中納米硅組成，由于顆粒狀結(jié)構(gòu)在高的壓實(shí)密度下，材料的抗壓能力差，造成其材料在壓實(shí)密度高的情況下，材料短路率高及滿電膨脹偏大，導(dǎo)致循環(huán)性能降低。而球狀結(jié)構(gòu)具有在高的壓實(shí)密度下材料的形變能力高，材料在應(yīng)用過程中短路率低，從而可降低成本及膨脹，但由于球狀結(jié)構(gòu)是球與球之間通過點(diǎn)接觸，造成材料的電子阻抗較大，快充性能降低，因此需要對(duì)其進(jìn)行摻雜金屬或非金屬元素提升材料的電子導(dǎo)電率，或表面包覆電子或離子化合物提升材料的導(dǎo)電率及擴(kuò)散系數(shù)，并改善倍率及降低膨脹。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)而提供的一種能提升材料的電子導(dǎo)電率、抗壓能力、各項(xiàng)同性度、循環(huán)性能和動(dòng)力學(xué)性能，降低膨脹的低膨脹球形硅碳復(fù)合材料的制備方法。

2、本發(fā)明的一種低膨脹球形硅碳復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

3、步驟s1：按照質(zhì)量比羧基樹脂：金屬鹽水溶液：氨水=100：50-150：20-50，將羧基樹脂、金屬鹽水溶液添加到氨水中分散均勻并轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，在溫度為100-200℃、壓強(qiáng)為1.5-5.5mpa下反應(yīng)1-6h、過濾，所得濾渣在溫度為1100-1300℃條件下，通入水蒸氣在流量100-500ml/min活化60-600min，制備出金屬摻雜多孔碳微球;

4、步驟s2：將金屬摻雜多孔碳微球轉(zhuǎn)移到流化床中，通入惰性氣體排出管內(nèi)空氣，升溫到450-550℃，通入硅烷混合氣體，按照流量100-500sccm，通入30-300min進(jìn)行納米硅的沉積；之后降溫到350-450℃，并通入體積比為氧氣：碳源氣體=1-5：10的氧氣/碳源混合氣體，得到金屬摻雜硅碳材料；

5、步驟s3：按照質(zhì)量比金屬摻雜硅碳材料：瀝青：mof=100：5-15：5-10，將瀝青添加到有機(jī)溶劑中配置成1-5wt%的溶液，之后添加mof、金屬摻雜硅碳材料分散均勻，在進(jìn)口溫度200℃、出口溫度80℃、流量0.5kg/h噴霧干燥1h，之后在溫度為900-1200℃碳化1-6h，得到低膨脹球形硅碳復(fù)合材料。

6、上述的一種低膨脹球形硅碳復(fù)合材料的制備方法，其中：步驟s1中所述的羧基樹脂為蘋果酸醛樹脂、醇酸樹脂、富馬酸樹脂、聚碳酸酯樹脂或丙烯酸樹脂中的一種；金屬鹽水溶液為氯化鎂、硝酸鎂、硫酸鎂、氯化鋰、硝酸鋰或硫酸鋰中的一種的水溶液，溶劑為去離子水，金屬鹽水溶液質(zhì)量濃度為10wt%。

7、上述的一種低膨脹球形硅碳復(fù)合材料的制備方法，其中：步驟s2中所述的硅烷混合氣體為甲硅烷、乙硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷或二氯硅烷中的一種。

8、上述的一種低膨脹球形硅碳復(fù)合材料的制備方法，其中：步驟s3中所述的瀝青為石油瀝青、煤瀝青或中間相瀝青中的一種；有機(jī)溶劑為二甲苯、苯、甲苯、喹啉、吡啶或四氫呋喃中的一種；mof為zn-mof、mg-mof、zr-mof或fe-mof中的一種。

9、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的有有益效果，從以上技術(shù)方案可知：本發(fā)明將羧基樹脂與氨水通過水熱化學(xué)反應(yīng)，碳化，得到球狀多孔碳，并摻雜金屬鹽，得到金屬摻雜多孔碳微球，其摻雜金屬提升了材料的電子導(dǎo)電率，降低球狀結(jié)構(gòu)膨脹；將金屬框架mof材料與瀝青溶液混合并包覆在金屬摻雜硅碳材料表面，利用其金屬框架mof材料自身高的多孔結(jié)構(gòu)，提升材料的保液性能并降低膨脹，提升循環(huán)性能、材料的各項(xiàng)同性度和動(dòng)力學(xué)性能。

技術(shù)特征：

1.一種低膨脹球形硅碳復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種低膨脹球形硅碳復(fù)合材料的制備方法，其中：步驟s1中所述的羧基樹脂為蘋果酸醛樹脂、醇酸樹脂、富馬酸樹脂、聚碳酸酯樹脂或丙烯酸樹脂中的一種；金屬鹽水溶液為氯化鎂、硝酸鎂、硫酸鎂、氯化鋰、硝酸鋰或硫酸鋰中的一種的水溶液，溶劑為去離子水，金屬鹽水溶液質(zhì)量濃度為10wt%。

3.如權(quán)利要求1所述的一種低膨脹球形硅碳復(fù)合材料的制備方法，其中：步驟s2中所述的硅烷混合氣體為甲硅烷、乙硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷或二氯硅烷中的一種。

4.如權(quán)利要求1所述的一種低膨脹球形硅碳復(fù)合材料的制備方法，其中：步驟s3中所述的瀝青為石油瀝青、煤瀝青或中間相瀝青中的一種；有機(jī)溶劑為二甲苯、苯、甲苯、喹啉、吡啶或四氫呋喃中的一種；mof為zn-mof、mg-mof、zr-mof或fe-mof中的一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種低膨脹球形硅碳復(fù)合材料的制備方法，包括：將羧基樹脂、金屬鹽水溶液添加到氨水中，通過水熱反應(yīng)、碳化、活化制備出金屬摻雜多孔碳微球；之后通過硅烷裂解法沉積納米硅，得到金屬摻雜硅碳材料；將瀝青添加到有機(jī)溶劑中配置成溶液，之后添加MOF、金屬摻雜硅碳材料分散均勻，噴霧干燥即得。本發(fā)明能提升材料的電子導(dǎo)電率、抗壓能力、各項(xiàng)同性度、循環(huán)性能和動(dòng)力學(xué)性能，降低膨脹。

技術(shù)研發(fā)人員：童暉,孫俊,高專,查顯艷,胡海平,胡海軍,胡文良,李小慢,李昌鯤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：貴州暉陽科技創(chuàng)新研究有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26