(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 103199221 A (43)申请公布日 2013.07.10 |
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(21)申请号 CN201210228116.1
(22)申请日 2012.07.04
(71)申请人 苏州宝时得电动工具有限公司;陈璞
地址 215123 江苏省苏州市工业园区东旺路18号
(72)发明人 陈璞 阚显文
(74)专利代理机构
代理人
(51)Int.CI
H01M4/38
H01M4/133
H01M4/134
B82Y30/00
(54)发明名称
(57)摘要
本发明涉及一种负极材料，包括硅和碳，所述碳和硅形成的复合物为具有三维有序多孔结构。本发明还涉及具有该负极材料的负极，以该负极材料为活性物质的电池，以及负极材料的制备方法。本发明由于Si和C构成的规律排列的多孔结构，给硅的反应留下足够的空间，有效抑制硅在电化学反应过程中因为体积膨胀和收缩空间不足而产生的粉化现象；碳与硅充分混合，导电性提高，颗粒尺寸为纳米级，增大反应的表面积；三维网状结构骨架的尺寸为纳米级，反应比表面积得到了很大的提高。 | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种负极材料，包括硅和碳，其特征在于，所述碳和硅形成的复合物 为具有三维有序多孔结构。
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述复合物中的孔的 平均尺寸在1纳米到999纳米范围之间。
3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述复合物的孔的平 均尺寸不大于750纳米。
4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述复合物的孔的平 均尺寸不大于480纳米。
5.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述复合物的孔呈球 形，孔的平均直径不大于750纳米。
6.一种电池的负极，其特征在于，所述负极包括如权利要求1-5中任意 一个所述的负极材料。
7.一种电池，包括正极、负极以及设于正极和负极之间的电解质，其特 征在于，所述负极包括如权利要求1-5中任意一个所述的负极材料。
8.一种电池的负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如 下步骤：首先，以硅板为基底，将单分散的二氧化硅纳米球按照垂直 沉积法有序排列；然后将沉积有二氧化硅纳米球的硅板放入丁基硅溶 液中浸润，使丁基硅溶液进入二氧化硅的三维结构的间隙中；进而， 在真空状态下，依次在300℃和900℃条件下将渗析有丁基硅的二氧 化硅及硅板进行烧制，除去溶液中的有机物，留下碳和硅；再利用氢 氟酸蚀刻除去二氧化硅，留下由硅和碳构成的三维有序多孔结构的复 合物。
9.根据权利要求8所述的电池的负极材料的制备方法，其特征在于，所 述丁基硅溶液
制备的方法包括如下步骤：在惰性气体保护下，将4 份氯化硅和5份无水正己烷充分混合，并在室温下将混合溶液搅拌4 个小时，然后加入6份的丁基锂搅拌、过夜，用水冲洗六遍以除去氯 化锂。
10.根据权利要求8所述的电池的负极材料的制备方法，其特征在于，所 述二氧化硅纳米球通过溶胶凝胶法制备。
说 明 书
<p>技术领域
本发明涉及一种负极材料，尤其涉及一种含有碳和硅的负极材料。
本发明还涉及一种具有含有碳和硅的负极。
本发明还涉及一种具有含有碳和硅的负极的电池。
本发明还涉及一种负极材料的制备方法。
背景技术
锂电池作为现有技术中的一种高能量密度电池，被业界人员进行了广泛 的研究。目前，就制作锂电池的电极材料，有很多的研究方案。
比如，一种利用气-液-固VLS(Vapor-liquid-solid)法获得的硅纳米线材 料，是一维的硅纳米材料。Vapor-liquid-solid法是一种用来制备一维纳米材 料的方法。通常，通过直接在固体表面吸附气相来生长晶体的过程比较缓慢。 为了克服这一缺点，该法中引入了一种可以快速吸收气体达到饱和状态的液 态合金，可以使气态原子在液固界面凝聚成核。当这些原子数量超过液相中 的平衡浓度后，结晶便会在合金液滴的下部析出，并最终生长成纳米线，而 合金则留在其顶部。也就是说，结晶是从衬底表面延伸，并按一定方向形成 具有一定形状、直径和长度的一维纳米材料。这种方法获得的负极材料其循 环性能高，但由于其制备的工艺过程复杂，商业化的可能性小。
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