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专利号: 202111477206X
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Si@MnO@C复合材料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:

1)将过硫酸铵和纳米硅粉超声分散于溶剂中,得到溶液A;

2)将所述溶液A与硫酸锰混合,加热反应,然后冷却、过滤、洗涤和干燥,得到MnO2‑Si复合粉体;

3)采用原位聚合反应对所述MnO2‑Si复合粉体进行酚醛树脂包覆处理;

4)在惰性气体保护下对酚醛树脂包覆的MnO2‑Si复合粉体进行热解,得到所述Si@MnO@C复合材料。

2.根据权利要求1所述Si@MnO@C复合材料的制备方法,其特征在于:步骤1)中,将过硫酸铵配制0.5‑1.5mol/L的过硫酸铵水溶液,再将所述纳米硅粉超声分散于所述过硫酸铵水溶液中,所述过硫酸铵水溶液与纳米硅粉的加量比为:100ml:0.2~0.4g;

任选的,所述纳米硅粉的尺寸为20~60nm。

3.根据权利要求1所述Si@MnO@C复合材料的制备方法,其特征在于:步骤2)中,硫酸锰与过硫酸铵的摩尔比为0.9~1.1;

任选的,所述溶液A与硫酸锰混合,密封后在60~90℃下对混合溶液持续搅拌6~12h,然后冷却、过滤、洗涤和干燥,得到MnO2‑Si复合粉体。

4.根据权利要求3所述Si@MnO@C复合材料的制备方法,其特征在于:步骤2)中所述密封,是指将所述溶液A与硫酸锰混合后,密封后进行搅拌,过硫酸铵与硫酸锰反应生成海胆状MnO2微球的同时,将悬浮在溶液中的纳米硅粒子捕获,嵌入海胆状MnO2微球的空隙内,形成MnO2‑Si复合粉体。

5.根据权利要求1‑4中任一项所述Si@MnO@C复合材料的制备方法,其特征在于:步骤3)中,所述原位聚合反应的操作步骤包括:i)将所述MnO2‑Si复合粉体分散于无水乙醇和去离子水的混合溶剂中,得到悬浊液;

ii)向所述悬浊液中加入十六烷基三甲基溴化铵,间苯二酚和甲醛,搅拌溶解,得到混合溶液;

iii)向所述混合溶液中加入氨水,持续搅拌后过滤、洗涤和干燥,得到酚醛树脂包覆的MnO2‑Si复合粉体。

6.根据权利要求5所述Si@MnO@C复合材料的制备方法,其特征在于:步骤i)中MnO2‑Si复合粉体与混合溶剂的加量比例为:1g:150‑250ml;所述混合溶剂中无水乙醇与去离子水的体积比为1:2‑3;

任选的,步骤ii)中各物质的加量比例为0.6~2g十六烷基三甲基溴化铵:0.16~32g间苯二酚:0.3‑0.6ml甲醛溶液,所述甲醛溶液中甲醛的质量含量为30‑50%;

任选的,步骤iii)中氨水的质量浓度为20‑28%,氨水的加量:步骤i)中MnO2‑Si复合粉体=1~2ml:1g。

7.根据权利要求1‑4中任一项所述Si@MnO@C复合材料的制备方法,其特征在于:步骤4)中热解温度为在600~800℃,热解时间为2~5h,将酚醛树脂转化为碳,同时通过碳热还原反应将MnO2转化成MnO,从而得到Si@MnO@C复合材料。

8.一种Si@MnO@C复合材料,其特征在于:所述Si@MnO@C复合材料由多个球形或者类球形颗粒聚集形成,所述球形或者类球形颗粒均为壳核结构,芯部为球形纳米硅,所述球形纳米硅的外表面包覆MnO层,所述MnO层的外表面包裹碳层,多个这种壳核结构的粒子组成微米级的复合材料。

9.一种负极材料,包含权利要求8所述Si@MnO@C复合材料,或者包含权利要求1‑7任一项所述Si@MnO@C复合材料的制备方法制备得到的Si@MnO@C复合材料。

10.一种电池,包括权利要求9所述负极材料。