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专利号: 2020102892920
申请人: 厦门理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多孔Si/SiC/C材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、将废硅粉和镁粉研磨混合,所得的混合物加入溶剂后,进行物理球磨,之后烘干,得到硅镁合金粉体;

S2、在惰性气体保护下,将步骤S1得到的硅镁合金粉体进行加热反应,之后随炉冷却,研磨,得到硅化镁粉体;

S3、在CO2氛围下,对步骤S2得到的硅化镁粉体进行加热处理,所述加热处理的条件温度为600~650℃,时间为30分钟~2小时,之后随炉冷却,研磨,酸洗,得到所述多孔Si/SiC/C材料,所述多孔Si/SiC/C材料为纳米级颗粒,尺寸为100~300nm;SiC/C保护层内部为硅化镁在二氧化碳氛围中被还原生成的硅颗粒,SiC/C保护层的厚度为50‑250nm。

2.根据权利要求1所述的多孔Si/SiC/C材料的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述废硅粉为光伏产业中切削硅锭产生的高纯度硅粉,硅含量大于等于99.9%;

任选的,步骤S1中,废硅粉和镁粉按质量比为1:1.8~1:2.2进行研磨混合;

任选的,步骤S1中,所述溶剂为无水乙醇,所述物理球磨采用行星式球磨机,时间为15分钟~24小时;

任选的,步骤S1中,所述烘干的温度为40~60℃。

3.根据权利要求1或2所述的多孔Si/SiC/C材料的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述加热反应的条件包括温度为500~550℃,时间为1~6小时;

任选的,步骤S2中,所述加热反应的具体过程为:在惰性气体保护下,以1~5℃/min的升/降温速率将温度转换至500~550℃并保温1~6小时。

4.根据权利要求1或2所述的多孔Si/SiC/C材料的制备方法,其特征在于,步骤S3中,所述加热处理的具体过程为:在CO2氛围下,以5~15℃/min的升/降温速率将温度转换至600~650℃并保温30分钟~2小时;

任选的,步骤S3中,所述酸洗的溶液为盐酸水溶液、氢氟酸水溶液中的一种或两种。

5.一种多孔Si/SiC/C材料,运用权利要求1~4中任一项所述的多孔Si/SiC/C材料的制备方法制备得到,其特征在于,所述多孔Si/SiC/C材料为纳米级颗粒,尺寸为100~300nm。

6.根据权利要求5所述的多孔Si/SiC/C材料,其特征在于,所述多孔Si/SiC/C材料的结构为:内部为硅颗粒,所述硅颗粒外部被碳掺杂的碳化硅层所包裹,形成SiC/C壳层,并且所述SiC/C壳层中具有多个孔隙。

7.根据权利要求6所述的多孔Si/SiC/C材料,其特征在于,所述SiC/C壳层的厚度为50~250nm。

8.一种负极材料,包括活性材料、导电剂和粘结剂,其特征在于,所述活性材料为权利要求5‑7中任一项所述的多孔Si/SiC/C材料。

9.一种负极,包括集流体,其特征在于,所述集流体表面覆盖由权利要求8所述负极材料形成的涂层。

10.一种锂离子电池,包括负极、正极和电解质,其特征在于,所述负极为权利要求9所述负极。