本發(fā)明涉及硅負(fù)極電極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種三維枝狀硅負(fù)極電極材料及制備方法。
背景技術(shù)：
硅材料由于其理論容量大，制備成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，而被視作極有可能替代石墨材料作為下一代鋰電池用負(fù)極材料的物質(zhì)。尤其是在目前電池容量已經(jīng)成為鋰電池行業(yè)發(fā)展的瓶頸，硅負(fù)極材料以大容量受到關(guān)注。其主要面臨的技術(shù)問題在于在鋰離子進(jìn)出過程中硅材料體積發(fā)生劇烈的膨脹，從而破裂粉化，產(chǎn)生材料粉化的后果。
目前已有通過硅與金屬合金、非金屬化合物的復(fù)合降低充放電過程中體積膨脹給材料電化學(xué)性能帶來的影響，如通過形貌結(jié)構(gòu)的變化、摻雜和碳包覆等提高其電化學(xué)性能。然而，由于硅在充放電時(shí)體積膨脹率可達(dá)400%，無論是通過與碳的混合、表面碳的包覆，還是通過加入導(dǎo)電聚合物、金屬合金復(fù)合，都不能解決如此大體積的膨脹。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種三維枝狀硅負(fù)極電極材料及制備方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
一種三維枝狀硅負(fù)極電極材料，包括硅微粒，所述的硅微粒為納米化的硅微粒，硅微粒具有三維枝狀的裂紋，硅微粒的內(nèi)部及表面呈三維枝狀的裂紋，類似于一個(gè)個(gè)裂開口的微細(xì)顆粒。
一種三維枝狀硅負(fù)極電極材料的制備方法，其具體步驟如下：
①將納米化的硅微粒浸泡在足量插層劑中浸泡48小時(shí)，使硅微?；罨〕龉栉⒘ｋx心干燥，獲得插層硅微粒；其中插層劑pH為7.7-8；
②將步驟①的插層硅微粒加入到熔融的過量氯化鹽中分散;
③將步驟②獲得的熔融混合物，經(jīng)液氮急凍，獲得低溫混合物；
④將步驟③獲得的低溫混合物經(jīng)微波快速加熱，使納米硅微粒發(fā)生炸裂，然后清洗過濾，獲得產(chǎn)物即三維枝狀裂紋的硅微粒。
優(yōu)選地，所述的插層劑為質(zhì)量比為3：4：1的二甲基砜、甲酰胺、聚乙二醇的混合物。
優(yōu)選地，所述的熔融的氯化鹽為質(zhì)量比為1：1的氯化鈉與氯化鎂熔融混合物。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是：本發(fā)明公開了一種三維枝狀硅負(fù)極電極材料及制備方法，其中納米化的硅微粒為一個(gè)個(gè)裂開口的微細(xì)顆粒，在鋰離子進(jìn)出過程中硅材料體積變化只發(fā)生在單個(gè)的納米微粒內(nèi)部，其體積變化由內(nèi)部裂紋緩沖抵消。而整個(gè)由硅材料制備的電極片并不發(fā)生明顯的體積膨脹。有效解決了硅材料作為鋰電池負(fù)極材料，在鋰脫嵌過程中發(fā)生的體積劇烈膨脹，其制備方法是將納米硅微粒通過插層活化，并與熔融氯化鹽復(fù)合，經(jīng)液氮急凍，然后經(jīng)微波快速加熱，使納米硅微粒發(fā)生炸裂，形成三維枝狀裂紋的硅微粒。
附圖說明
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)顯示圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示的一種三維枝狀硅負(fù)極電極材料，包括硅微粒，所述的硅微粒為納米化的硅微粒，硅微粒具有三維枝狀的裂紋，硅微粒的內(nèi)部及表面呈三維枝狀的裂紋，類似于一個(gè)個(gè)裂開口的微細(xì)顆粒。
實(shí)施例1
一種三維枝狀硅負(fù)極電極材料的制備方法，其具體步驟如下：
①將納米化的硅微粒浸泡在由二甲基砜、甲酰胺、聚乙二醇組成的插層劑中浸泡48小時(shí)，使硅微?；罨?，取出硅微粒離心干燥，獲得插層硅微粒；其中插層劑pH為7.7-8；
②將步驟①的插層硅微粒加入到熔融的過量氯化鈉中分散;
③將步驟②獲得的熔融混合物，經(jīng)液氮急凍，獲得低溫混合物；
④將步驟③獲得的低溫混合物經(jīng)微波快速加熱，使納米硅微粒發(fā)生炸裂，然后清洗過濾，獲得產(chǎn)物即三維枝狀裂紋的硅微粒。
實(shí)施例2
一種三維枝狀硅負(fù)極電極材料的制備方法，其具體步驟如下：
①將納米化的硅微粒浸泡在由二甲基砜、甲酰胺組成的插層劑中浸泡48小時(shí)，使硅微?；罨?，取出硅微粒離心干燥，獲得插層硅微粒；其中插層劑pH為7.7-8；
②將步驟①的插層硅微粒加入到熔融的過量由氯化鈉與氯化鎂組成的熔融混合物中分散;
③將步驟②獲得的熔融混合物，經(jīng)液氮急凍，獲得低溫混合物；
④將步驟③獲得的低溫混合物經(jīng)微波快速加熱，使納米硅微粒發(fā)生炸裂，然后清洗過濾，獲得產(chǎn)物即三維枝狀裂紋的硅微粒。
實(shí)施例3
一種三維枝狀硅負(fù)極電極材料的制備方法，其具體步驟如下：
①將納米化的硅微粒浸泡在足量插層劑中浸泡48小時(shí)，使硅微?；罨〕龉栉⒘ｋx心干燥，獲得插層硅微粒；其中插層劑pH為7.7-8；
②將步驟①的插層硅微粒加入到熔融的過量氯化鹽中分散;
③將步驟②獲得的熔融混合物，經(jīng)液氮急凍，獲得低溫混合物；
④將步驟③獲得的低溫混合物經(jīng)微波快速加熱，使納米硅微粒發(fā)生炸裂，然后清洗過濾，獲得產(chǎn)物即三維枝狀裂紋的硅微粒。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。