，制得S1-C-ppy三層包覆結構材料；
[0036]最后，將0.30g上述S1-C-ppy三層包覆結構材料和3.0Og石墨稀同時加入到去離子水中，超聲分散45min，最后洗滌干燥后形成最終的產(chǎn)品粉末。
[0037]實施例2
[0038]首先，將0.1Og粒徑為50nm的納米硅粉顆粒，加入濃度為0.50M的馬來酸的水溶液中，超聲分散30min，形成均勾的懸浮液；
[0039]其次，將上述所得的懸浮液采用噴霧干燥法在500°C進行噴霧裂解，然后在惰性氣體氛圍中進行在900°C下熱解處理，制得S1-C多孔核殼復合納米材料；
[0040]然后，將0.13g上述S1-C多孔核殼復合納米材料加入200mL Imol.L 1十二烷基苯磺酸鈉的水溶液中，超聲分散90min，形成均勾的懸浮液，然后將10mL新鮮蒸饋過的濃度為0.20mol -L 1的聚吡咯溶液滴加至該懸浮液中，超聲45min，攪拌下繼續(xù)緩慢滴加20mL0.50mol -L 1 (NH4) 2S20s溶液，在5°C攪拌12h，水洗烘干，制得S1-C-ppy三層包覆結構材料；
[0041]最后，將0.30g上述S1-C-ppy三層包覆結構材料和6.0Og石墨稀同時加入到去離子水中，超聲分散45min，最后洗滌干燥后形成最終的產(chǎn)品粉末。
[0042]實施例3
[0043]首先，將0.1Og粒徑為200nm的納米硅粉顆粒，加入濃度為0.50M的檸檬酸的水溶液中，超聲分散30min，形成均勾的懸浮液；
[0044]其次，將上述所得的懸浮液采用噴霧干燥法在700°C進行噴霧裂解，然后在惰性氣體氛圍中進行在500°C下熱解處理，制得S1-C多孔核殼復合納米材料；
[0045]然后，將0.13g上述S1-C多孔核殼復合納米材料加入200mL 0.1Omol.L中123的水溶液中，超聲分散90min，形成均勻的懸浮液，然后將10mL新鮮蒸餾過的濃度為
0.40mol.L 1的聚苯胺溶液滴加至該懸浮液中，超聲45min，攪拌下繼續(xù)緩慢滴加20mL
1.0Omol.L 1 (NH4)2S2O8溶液，在5°C攪拌12h，水洗烘干，制得S1-C-PANI三層包覆結構材料；
[0046]最后，將0.30g上述S1-C-PANI三層包覆結構材料和3.0Og石墨烯同時加入到去離子水中，超聲分散45min，最后洗滌干燥后形成最終的產(chǎn)品粉末。
[0047]實施例4
[0048]首先，將0.1Og粒徑為10nm的納米硅粉顆粒，加入濃度為0.50M的葡萄糖的水溶液中，超聲分散30min，形成均勾的懸浮液；
[0049]其次，將上述所得的懸浮液采用噴霧干燥法在700°C進行噴霧裂解，然后在惰性氣體氛圍中進行在900°C下熱解處理，制得S1-C多孔核殼復合納米材料；
[0050]然后，將0.13g上述S1-C多孔核殼復合納米材料加入200mL 0.20mol.L ?127的水溶液中，超聲分散90min，形成均勻的懸浮液，然后將10mL新鮮蒸餾過的濃度為
0.40mol.L 1的聚噻吩溶液滴加至該懸浮液中，超聲45min，攪拌下繼續(xù)緩慢滴加20mL
1.0Omol.L 1FeCl3溶液，在5°C攪拌12h，水洗烘干，制得S1-C-PEDOT三層包覆結構材料；
[0051]最后，將0.30g上述S1-C-PEDOT三層包覆結構材料和3.0Og石墨烯同時加入到去離子水中，超聲分散45min，最后洗滌干燥后形成最終的產(chǎn)品粉末。
[0052]將實施例1-4制備的硅碳復合材料作為負極活性物質，SP作為導電劑，CMC和SBR作為為粘接劑，按照質量比硅碳復合材:S P: CMC: S B R = 9 5:1.2:1.6:2.2混合，將去離子水作為分散劑，經(jīng)攪拌后制成固含量大約50%、粘度2000?4000mPa.s的漿料，涂覆在銅箔上，經(jīng)干燥、冷壓、裁片、分條后制備成軟包裝電池的負極極片；電解液以濃度為lmol/LLiPF6S鋰鹽，以質量比EC: EMC: DEC = 1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和二乙基碳酸酯的混合物作為非水有機溶劑；Celgard24(K)聚丙烯微孔膜為隔離膜；將鈷酸鋰作為正極活性物質，SP作為導電劑，聚偏氟乙烯作為為粘接劑，按照各物質質量比=96:2:2混合，將N-甲基吡咯烷酮作為分散劑，經(jīng)攪拌后制成固含量大約75%、粘度3000?5000mPa.s的漿料，涂覆在鋁箔上，經(jīng)干燥、冷壓、裁片、分條后制備成軟包裝電池的正極極片；使用鋁塑膜作為包裝膜。具體裝配過程為:將正負極極片和隔離膜采用卷繞的方式制備成裸電芯，隔離膜間隔在正負極極片之間；將裸電芯放入預先裁好尺寸的包裝袋中，經(jīng)頂封、側封后注入電解液，再經(jīng)過真空封裝、化成、除氣等工序，得到成品軟包裝電池。
[0053]對實施例1制備的硅碳復合材料作為負極活性物質經(jīng)上述方法制備的軟包裝電池在電流密度為100mA/g，電壓區(qū)間為0.01-2.0V條件下進行初始容量測試和循環(huán)性能測試，分別得到圖1和圖2所示結果。
[0054]由圖1、圖2可知，該材料具有優(yōu)異的放電容量。首圈放電比容量高達2600mAh/g，在100圈循環(huán)后其容量仍保持在2000mAh/g左右，并且其在100圈循環(huán)內的庫侖效率維持在100%左右。該納米材料電化學性能優(yōu)良，可作為鋰離子電池良好的負極材料。
【主權項】
1.一種娃碳復合材料，其包括納米娃顆粒，包覆在納米娃顆粒表面的碳層，以及包覆在所述碳層表面的導電聚合物層，所述納米硅顆粒、碳層、導電聚合物層共同形成三層核殼結構。2.如權利要求1所述的娃碳復合材料，其特征在于:所述納米娃顆粒粒徑為50?200nm，碳層厚度為10?50nm，導電聚合物層厚度為20?50nm。3.如權利要求1所述的娃碳復合材料，其特征在于:還包括石墨稀，所述三層核殼結構材料與石墨稀按照質量比10?20:1混合。4.如權利要求1所述的硅碳復合材料，其特征在于:所述導電聚合物包括聚吡咯，聚苯胺和聚噻吩。5.一種硅碳復合材料的制備方法，包括以下步驟: A.將納米硅粉與碳源的水溶液混合形成均勻的懸浮液； B.將步驟A得到的懸浮液采用噴霧干燥法在200?700°C進行噴霧裂解，除去溶劑，得到S1-C復合材料的粗品，然后在惰性氣體氛圍中在500?900°C下熱解處理，制得S1-C多孔核殼復合納米材料； C.將步驟B得到的S1-C多孔核殼復合納米材料與表面活性劑混合均勻，依次加入導電聚合物和引發(fā)劑，在O?30°C下反應4?12h，洗滌干燥，制得三層核殼結構硅碳復合材料。6.如權利要求5所述的娃碳復合材料的制備方法，其特征在于:還包括步驟D.將步驟C制得的三層核殼結構娃碳復合材料與石墨稀混合均勾。7.如權利要求5所述的硅碳復合材料的制備方法，其特征在于:所述表面活性劑包括十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷和聚氧乙稀-聚氧丙稀-聚氧乙稀。8.如權利要求5所述的硅碳復合材料的制備方法，其特征在于:所述引發(fā)劑包括FeCl3' (NH4)2S2O8和(NH4)2S2Oso9.如權利要求5所述的娃碳復合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟B中制得的S1-C多孔核殼復合納米材料的微孔尺寸為50?lOOnm，孔隙率為20?100%。10.如權利要求5所述的硅碳復合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟A中碳源包括葡萄糖、檸檬酸和馬來酸。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硅碳復合材料及其制備方法。采用納米硅粉顆粒作為硅基底，并制備出Si-C多孔核殼復合材料，可以充分發(fā)揮硅與碳的協(xié)同效應，硅材料的電化學容量高，而碳材料的導電性高，柔韌的碳材料可吸收應力，緩沖硅的體積效應，同時穩(wěn)固的核殼結構可以維持材料的穩(wěn)定性；多孔結構可增加硅顆粒與電解液的接觸面積，改善其與電解液的相容性；三層核殼結構材料分散于石墨烯材料中，可進一步提高材料的電導率，改善電極材料的容量性能和循環(huán)壽命。
【IPC分類】H01M4/36, H01M4/62, B82Y30/00, H01M4/38, B82Y40/00, H01M4/587, H01M10/0525
【公開號】CN105140477
【申請?zhí)枴緾N201510459248
【發(fā)明人】郭再萍, 劉建文, 劉偉, 馮傳啟
【申請人】湖北大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月30日