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专利号: 2020114028309
申请人: 嘉兴学院
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:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.用于锂离子电池的硅负极材料,其特征是:包括PANI具有纳米孔隙的网络结构及网络节点处的改性硅纳米颗粒;改性硅纳米颗粒由环氧化的硅纳米颗粒及与环氧基通过共价键连接的bPEI组成;改性硅纳米颗粒通过其表面的bPEI上的氨基与PANI共价键连接;

PANI与改性硅纳米颗粒的质量比例为3~5:10;

bPEI的重均分子量为45000~75000g/mol。

2.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的硅负极材料,其特征在于,环氧化的硅纳米颗粒的平均粒径60~180nm。

3.根据权利要求2所述的用于锂离子电池的硅负极材料,其特征在于,改性硅纳米颗粒表面的氨基含量为4~8wt%。

4.根据权利要求3所述的用于锂离子电池的硅负极材料,其特征在于,所述硅负极材料‑1

组装成纽扣电池后,采用电压范围为0.03~3V,以250mAg 的电流密度进行10次预充放电激活硅负极;

‑1

对激活硅负极的纽扣电池以电流密度为500mAg 进行充放电循环稳定性测试:在经过

100次充放电之后,负极的比容量值≥初始比容量值的80%;

‑1 ‑1 ‑1 ‑1

对激活硅负极的纽扣电池以电流密度分别为250mAg 、500mAg 、1000mAg 和2000mAg‑1

进行倍充性能测试:当电流密度达到2000mAg 时,负极的比容量值不低于电流密度为‑1

250mAg 时的比容量值的70%。

5.制备如权利要求1~4中任一项所述的用于锂离子电池的硅负极材料的方法,其特征是包括以下步骤:

(1)将硅纳米颗粒置于无水甲苯中,并加入缩水环氧醚三甲氧基硅烷进行反应I,得到环氧化的硅纳米颗粒;

(2)将环氧化的硅纳米颗粒置于bPEI的碳酸盐缓冲液中进行反应II得到改性硅纳米颗粒;

(3)将改性硅纳米颗粒和引发剂加入到ANI溶液中进行反应III得到硅负极材料。

6.根据权利要求5所述的用于锂离子电池的硅负极材料的制备方法,其特征在于,硅纳米颗粒在反应I前还经过表面羟基活化处理。

7.根据权利要求6所述的用于锂离子电池的硅负极材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,活化处理后的硅纳米颗粒与无水甲苯的质量体积比为1~5g:100ml;逐滴加入缩水环氧醚三甲氧基硅烷进行反应I是指:加入缩水环氧醚三甲氧基硅烷后,60~80℃条件下加热回流6~24h;缩水环氧醚三甲氧基硅烷的加入量与无水甲苯的体积比为5~10:100。

8.根据权利要求5所述的用于锂离子电池的硅负极材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,bPEI的碳酸盐缓冲液中,bPEI的浓度为5~20wt%,bPEI的碳酸盐缓冲液的pH值为

9.0~9.6;环氧化的硅纳米颗粒与bPEI的质量之比为1:10~40;反应II的时间为1~12h,温度为25~50℃。

9.根据权利要求5所述的用于锂离子电池的硅负极材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,改性硅纳米颗粒与ANI单体的质量比为10:3~5,引发剂为过硫酸铵,引发剂的加入量为ANI单体质量的5~10wt%。

10.根据权利要求9所述的用于锂离子电池的硅负极材料的制备方法,其特征在于,ANI溶液的溶剂为水或者乙醇,浓度为10~30wt%;反应III的时间为0.5~2h,温度为25~50℃。