一種硅碳復合材料的組合電池的制作方法

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本發(fā)明涉及一種硅碳復合材料的組合電池，屬于鋰電池技術領域。

背景技術：

石墨類負極材料具有高的循環(huán)效率和良好的循環(huán)性能，已被廣泛應用于制備鋰離子電池負極材料。但其理論比容量僅有372mAh/g，為此需要開發(fā)新型負極材料以提高鋰離子電池的電化學性能。目前，硅材料由于具有高容量、資源豐富且與碳材料電位相近等優(yōu)點，成為鋰離子電池負極材料的候選材料。然而，硅材料在高程度脫/嵌鋰下，存在著嚴重的體積效應，易造成結構坍塌、活性物質脫落，電池的循環(huán)穩(wěn)定性大大下降。近年來，人們通過以下方法改善硅材料的循環(huán)性能：(1)降低顆粒尺寸；(2)制備硅薄膜；(3)制備硅基復合材料；(4)制備特殊結構的納米材料，如硅納米線、核-殼結構材料、球形硅/石墨復合材料等，使得材料在循環(huán)過程中保持形貌，提高電極的循環(huán)性能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種硅碳復合材料的組合電池，以便提高電池放電效率以及降低多次循環(huán)后的容量損失,改善鋰電池使用效果。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下。

一種硅碳復合材料的組合電池，其具體制備步驟如下：

(1)將硅粉加入含有多種混合物的、質量比小于30％NaOH溶液中，超聲震動后，過濾干燥，以去除硅的表面雜質和氧化物；其中，混合物為糖類化合物、高聚物、硅粉和有機溶劑，上述糖類化合物、高聚物、硅粉和有機溶劑的質量比為1：1：0.5：5～1：0.1：0.1：0.5；

(2)將檸檬酸溶解在無水乙醇中，制得濃度為0.4g/ml的檸檬酸/乙醇溶液；將步驟1處理的硅粉加入到檸檬酸/乙醇溶液中，加入量為2g/ml，超聲波攪拌反應30分鐘后，在400℃下的空氣中將混合溶液進行噴霧裂解，制得本品。

進一步地，步驟(1)中的糖類化合物選自單糖或二糖。

進一步地，步驟(1)中的高聚物選自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一種或者幾種混合物。

進一步地，步驟(1)中的糖類化合物選自葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖。

進一步地，步驟(1)中的有機溶劑選自甲酸、乙酸、丙酸、甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇、丁醇、乙腈、二氯甲烷、氯仿、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、二氯亞砜、N-甲基吡咯烷酮。

進一步地，步驟(1)中的干燥采用冷凍干燥或二氧化碳超臨界干燥。

進一步地，步驟(2)中的反應溫度為160～200℃。

該發(fā)明的有益效果在于：(1)本發(fā)明原料易得，成本低，制備過程簡單；(2)制備的硅碳復合材料的尺寸小且可控；(3)所制備的復合材料具有較高的比容量、優(yōu)良的循環(huán)性能；(4)在硅碳復合材料中，碳是離子與電子的混合導體，不僅在充放電過程中體積變化小，而且具有良好延展性和彈性，有利于改善硅電極的導電性和緩沖硅的體積變化。

具體實施方式

本發(fā)明中的硅碳復合材料的組合電池，其具體制備步驟如下：

步驟(1)中的糖類化合物選自單糖或二糖；步驟(1)中的高聚物選自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一種或者幾種混合物。步驟(1)中的糖類化合物選自葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖。步驟(1)中的有機溶劑選自甲酸、乙酸、丙酸、甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇、丁醇、乙腈、二氯甲烷、氯仿、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、二氯亞砜、N-甲基吡咯烷酮。步驟(1)中的干燥采用冷凍干燥或二氧化碳超臨界干燥。步驟(2)中的反應溫度為160～200℃。

下面結合實施例對本發(fā)明的具體實施方式進行描述，以便更好的理解本發(fā)明。

實施例1

本實施例中的硅碳復合材料的組合電池，其具體制備步驟如下：

步驟(1)中的高聚物選自聚丙烯酰胺、聚乙二醇混合物。

步驟(1)中的糖類化合物選自蔗糖、麥芽糖、乳糖。

步驟(1)中的有機溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、二氯亞砜。

步驟(1)中的干燥采用冷凍干燥。

步驟(2)中的反應溫度為160℃。

實施例2

本實施例中的硅碳復合材料的組合電池，其具體制備步驟如下：

步驟(1)中的高聚物選自聚丙烯酰胺、聚乙二醇混合物。

步驟(1)中的糖類化合物選自半乳糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖。