一種硅納米線、其制備方法及用于制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料的用途與流程
本發(fā)明屬于鋰離子、鈉離子電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種硅納米線、其制備方法及用途，尤其涉及一種硅納米線、其制備方法及用于制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料的用途。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料相比，硅具有極高的質(zhì)量比容量4200mAh/g，是天然石墨的十多倍；與金屬鋰相比，由于硅在合金材料中的堆積密度與鋰相近，因此硅還具有很高的體積比容量；不同于石墨類材料，硅的高比容量源于硅鋰的合金化過程，因而硅負(fù)極材料不會與電解液發(fā)生溶劑共嵌入，進而對電解液的適用范圍更廣；相比于炭材料，硅有更高的脫嵌鋰電位，可有效避免大倍率充放電過程中鋰的析出，能夠提高電池的安全性。硅納米線相比于納米硅顆粒，在脫嵌鋰過程中，橫向體積效應(yīng)不明顯，而且不會像納米硅顆粒一樣發(fā)生粉碎失去電接觸，因而循環(huán)穩(wěn)定性更好。
CN 103427069采用納米硅，含鋰化合物與碳微粉為原料，復(fù)合制備了一種鋰電池負(fù)極材料。該專利直接采用納米硅為原料增加了成本，且納米顆粒具有粉碎的風(fēng)險，不利于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。CN 103035915公開了在球形碳質(zhì)基體材料上的硅納米線作為鋰電池負(fù)極材料。該專利也是直接采用硅納米線、硅的氧化物納米線或硅的合金納米線為原料，并未涉及到到合成硅的納米線的具體制備方法。CN 104103821采用化學(xué)氣相沉淀法制備硅納米線。化學(xué)氣相沉淀法制備Si-SiOx過程中原料利用率低，生產(chǎn)成本高。故一種廉價、穩(wěn)定生產(chǎn)碳包覆硅納米線負(fù)極材料的方法顯得尤為重要。
CN 102154659 A公開了一種熔鹽電解精煉工業(yè)硅制備硅納米線的方法，其采用NaF、LiCl3、NaClKCl、KF、NaOHSiF6、K2SiF6或它們的混合物為電解質(zhì)，工業(yè)硅為陽極，陰極熔鹽電解制備硅納米線。具體包括以下步驟：(1)熔鹽常規(guī)方法脫水成電解質(zhì)，石英石、碳還原制備的工業(yè)硅定向凝固除雜制成陽極；(2)在熔鹽電解質(zhì)中兩極間施加低于熔鹽電解質(zhì)分解高于硅沉積的電壓，極間距≥1cm，恒電流電解精煉；(3)電解一定時間取出陰極鎢棒，插入另一根連續(xù)精煉。將取出的鎢棒放入稀鹽酸中除鹽，過濾產(chǎn)物，在用去離子水清洗，60℃烘干，封裝。該方法工藝流程簡單、設(shè)備簡便，無固、液、氣的廢棄物排放，不造成二次污染，以較低的成本實現(xiàn)了硅納米線的生產(chǎn)。制備出的硅納米線純度高達(dá)6～7N，尺寸在30～50nm，分布均勻。但是該專利的電解溫度均在650℃～1010℃的較高溫度，能耗大，不利于節(jié)能生產(chǎn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種硅納米線、其制備方法及用于制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料的用途。本發(fā)明制備硅納米線的方法簡單、成本低且原料利用率高，制備得到的硅納米線形貌好，對該硅納米線進行碳包覆制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料制成電池具有非常好的電化學(xué)性能，電池的充電容量高達(dá)1450mAh/g，循環(huán)80周后，容量保持率為92～95％。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
第一方面，本發(fā)明提供一種硅納米線的制備方法，所述方法包括以下步驟：
(1)將二氧化硅和氯化鈉的混合粉末壓制成陰極片；
(2)對步驟(1)得到的陰極片進行燒結(jié)；
(3)將步驟(2)燒結(jié)后的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，石墨作為陽極，在CaCl2熔鹽體系中進行電解，得到硅納米線。
優(yōu)選地，步驟(1)所述二氧化硅和氯化鈉的混合粉末中，以二氧化硅和氯化鈉的混合粉末的總質(zhì)量為100％計，氯化鈉所占的質(zhì)量百分比為3％～12％，例如可為3％、4.5％、6％、7％、8％、10％、11％或12％等。
優(yōu)選地，步驟(1)所述二氧化硅和氯化鈉的混合粉末的粒徑為100～300目。
優(yōu)選地，步驟(2)所述燒結(jié)的溫度為260℃～360℃，例如可為260℃、280℃、300℃、310℃、325℃、335℃、350℃或360℃等。
優(yōu)選地，步驟(2)所述燒結(jié)的時間為2h～10h，例如可為2h、3h、3.5h、4.5h、5h、6h、6.5h、7h、8h、9h或10h等，優(yōu)選為2～5h。
優(yōu)選地，步驟(2)所述燒結(jié)在管式爐中進行。
優(yōu)選地，步驟(3)所述電解的電壓在2V～3.2V，例如可為2V、2.2V、2.4V、2.5V、2.6V、2.8V、3.0V或3.2V等。
優(yōu)選地，步驟(3)所述電解的溫度在500℃～600℃，例如可為500℃、520℃、530℃、550℃、560℃、580℃、590℃或600℃等。
優(yōu)選地，步驟(3)所述電解的時間在4h～10h，例如可為4h、5h、5.5h、6h、7h、8h、8.5h、9h或10h等。
優(yōu)選地，步驟(3)所述電解在高純氬的氣氛下進行。
優(yōu)選地，步驟(3)所述電解為直流電壓電解。
優(yōu)選地，步驟(3)所述石墨為高純石墨，本發(fā)明所述“高純石墨”指石墨的含碳量＞99.99％。
作為本發(fā)明所述的硅納米線的制備方法的優(yōu)選技術(shù)方案，所述方法還包括在步驟(1)壓制陰極片之前對二氧化硅和氯化鈉的混合粉末進行篩分的步驟，所述篩分的步驟中，使用100-300目篩進行篩分，優(yōu)選使用200目篩進行篩分。
優(yōu)選地，所述的硅納米線的制備方法還包括在步驟(1)之前進行步驟(1)’：將二氧化硅顆粒和氯化鈉顆?；旌喜⒀心サ玫蕉趸韬吐然c的混合粉末，其中，所述“混合并研磨”對混合和研磨的順序并不作限定，可以先將二氧化硅顆粒和氯化鈉顆粒混合，然后將混合顆粒進行研磨，得到二氧化硅和氯化鈉的混合粉末；也可以先分別對二氧化硅顆粒和氯化鈉顆粒進行研磨，分別得到二氧化硅粉末和氯化鈉粉末，然后將這兩種粉末混合，得到二氧化硅和氯化鈉的混合粉末。
作為本發(fā)明所述的硅納米線的制備方法的又一優(yōu)選技術(shù)方案，所述方法還包括步驟(3)電解完成后，對電解產(chǎn)物依次進行水浸泡、洗滌以及烘干的步驟。
優(yōu)選地，所述水浸泡的步驟為：采用水浸泡電解產(chǎn)物，浸泡的時間優(yōu)選在3h～5h，例如可為3h、3.3h、3.5h、4h、4.2h、4.6h或5h等。
優(yōu)選地，所述洗滌的步驟為：先采用氫氟酸再采用去離子水沖洗水浸泡后的電解產(chǎn)物。
作為本發(fā)明所述的硅納米線的制備方法的進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述方法包括以下步驟：
(1)’將二氧化硅顆粒和氯化鈉顆?；旌?，然后將得到的混合顆粒研磨得到二氧化硅和氯化鈉的混合粉末；
(1)將二氧化硅和氯化鈉的混合粉末用200目篩篩分，然后壓制成陰極片；
(2)將步驟(1)得到的陰極片放入管式爐中于260～360℃燒結(jié)2～5h；
(3)將步驟(2)燒結(jié)后的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，石墨作為陽極，在CaCl2熔鹽體系中于500～600℃電解4～10h，電解的電壓為2～3.2V的直流電壓，將電解產(chǎn)物用水浸泡3～5h，然后，先用氫氟酸沖洗，再用去離子水沖洗，最后烘干，得到硅納米線。
第二方面，本發(fā)明提供如第一方面所述的方法制備得到的硅納米線，所述硅納米線的橫截面直徑為50～500nm，所述硅納米線的長度為0.5～10μm。
第三方面，本發(fā)明提供如第二方面所述的硅納米線用于制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料的用途。所述碳包覆硅納米線的原料組分中包含第二方面所述的硅納米線作為前驅(qū)體。
本發(fā)明所述碳包覆硅納米線負(fù)極材料的優(yōu)選的制備方法包括以下步驟：
(A)以第二方面所述的硅納米線作為前驅(qū)體，將所述前驅(qū)體與乙炔黑混合，然后球磨，得到粉料；
(B)將步驟(A)得到的粉料在惰性氣氛下燒結(jié)，得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
優(yōu)選地，以步驟(A)所述前驅(qū)體的質(zhì)量為100％計，步驟(A)所述乙炔黑的質(zhì)量百分比為5％～15％，例如可為5％、7％、8％、10％、11％、13％、14％或15％等。
優(yōu)選地，步驟(A)所述球磨的轉(zhuǎn)速為40～60r/min，球磨的時間優(yōu)選為15～20h。
優(yōu)選地，步驟(B)所述惰性氣氛為氮氣氣氛、氦氣氣氛、氖氣氣氛、氬氣氣氛、氪氣氣氛或氙氣氣氛中的任意一種或至少兩種的組合。
優(yōu)選地，步驟(B)所述燒結(jié)的溫度在800℃～1200℃，例如可為800℃、850℃、900℃、920℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃或1200℃等。
優(yōu)選地，步驟(B)所述燒結(jié)的時間在2h～8h，例如可為2h、2.5h、3h、4h、4.5h、5h、6h、7h或8h等。
作為本發(fā)明所述碳包覆硅納米線負(fù)極材料的制備方法的進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述方法包括以下步驟：
(1)’將二氧化硅顆粒和氯化鈉顆?；旌希缓髮⒌玫降幕旌项w粒研磨得到二氧化硅和氯化鈉的混合粉末；
(1)將二氧化硅和氯化鈉的混合粉末用200目篩篩分，然后壓制成陰極片；
(2)將步驟(1)得到的陰極片放入管式爐中于260～360℃燒結(jié)2～5h；
(3)將步驟(2)燒結(jié)后的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，石墨作為陽極，在CaCl2熔鹽體系中于500～600℃電解4～10h，電解的電壓為2～3.2V的直流電壓，將電解產(chǎn)物用水浸泡3～5h，然后，先用氫氟酸沖洗，再用去離子水沖洗，最后烘干，得到硅納米線。
(A)以步驟(3)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，將所述前驅(qū)體與占前驅(qū)體質(zhì)量百分比為5％～15％的乙炔黑混合，然后球磨，得到粉料；
(B)將步驟(A)得到的粉料放入管式爐后抽真空，然后在惰性氣氛下于800℃～1200℃燒結(jié)2h～8h，燒結(jié)完成后降溫，得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
第四方面，本發(fā)明還提供了一種電池，所述電池包括第三方面所述的碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
優(yōu)選地，所述電池為鋰離子電池或鈉離子電池等。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明通過采用二氧化硅和氯化鈉并調(diào)節(jié)二者含量配比關(guān)系制備陰極片，CaCl2組分的加入及與二氧化硅的配合使得對陰極片的燒結(jié)溫度為260℃～360℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有技術(shù)中的1000℃，以該陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，石墨作為陽極，CaCl2熔鹽體系下進行融鹽電解制備硅納米線，得到的硅納米線形貌好，納米線均勻分布，納米線直徑為50～500nm，納米線長度為0.5～10μm。
(2)采用本發(fā)明制備得到的硅納米線作為前驅(qū)體制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料，并調(diào)節(jié)碳包覆硅納米線制備過程中乙炔黑添加量、球磨參數(shù)和燒結(jié)參數(shù)等，實現(xiàn)了硅納米線的碳包覆，大大減少了硅的體積效應(yīng)，得到了導(dǎo)電性良好的碳包覆硅納米線負(fù)極材料，包含該碳包覆硅納米線負(fù)極材料的鋰離子電池和鈉離子電池均具有非常好的電化學(xué)性能，能量密度高、循環(huán)性能好，電池的充電容量高達(dá)1450mAh/g，循環(huán)80周后，容量保持率為92～95％。
(3)本發(fā)明制備硅納米線的方法和制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料的方法均具有工藝簡單、原料利用率高、生產(chǎn)成本低和環(huán)境友好等優(yōu)點，而且，本發(fā)明的電解溫度較低在500～600℃，能耗小，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
附圖說明
圖1是實施例1制備得到的電解產(chǎn)物硅納米線的SEM圖。
圖2是實施例1制備得到的電解產(chǎn)物硅納米線的XRD圖。
圖3是以實施例1制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池進行電化學(xué)循環(huán)性能測試的結(jié)果圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
以實施例1-15的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為負(fù)極材料在相同的條件下制備電池并測試其電化學(xué)性能，具體的電池的制備方法如下：
(1)混料：將負(fù)極材料和PVDF按質(zhì)量配比9:1在磁力攪拌下混勻，攪拌時間3～5h。
(2)刮涂：以銅箔為集流體，采用刮刀模具將漿料均勻涂抹在銅箔上。
(3)真空干燥：采用真空干燥箱，在120℃條件下真空干燥12h。
(4)裁片：所有的極片裁為直徑為10mm的圓片。
(5)電池組裝：采用CR2032電池殼，在手套箱中組裝電池，正極為鋰片，電解液為1M LiPF6in EC:DMC＝1:1，隔膜為Celgard2400，負(fù)極為鋰片。
對制備得到的電池進行充放電測試，采用恒流充放電，電流密度為0.1C(約420mA/g)，測試結(jié)果見表1。
實施例1
制備硅納米線：
(1)稱取95g二氧化硅顆粒和5g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為320℃，燒結(jié)的時間為2h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為2.8V，電解溫度為500℃，電解時間為4.5h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡5h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線。
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取15g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為60r/min，球磨時間為15h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1000℃，燒結(jié)時間為2h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料(也可稱為硅基負(fù)極材料)。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
圖1是本實施例1制備得到的電解產(chǎn)物硅納米線的SEM圖，由圖可以看出，硅納米線均勻分布，納米線直徑為50～500nm，納米線長度為0.5～10μm。
圖2是本實施例1制備得到的電解產(chǎn)物硅納米線的XRD圖，由圖可以看出，峰的寬度較窄，說明產(chǎn)物硅晶粒發(fā)育完好。
圖3是以本實施例1制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池進行電化學(xué)循環(huán)性能測試的結(jié)果圖，由圖3可以看出，首圈充電比容量為1423mAh/g。在第八圈處容量達(dá)到最大值，1450mAh/g。此后，容量略有衰減，循環(huán)80周后，容量為1342mAh/g，容量保持率為94.3％。
實施例2
制備硅納米線：
(1)稱取92g二氧化硅顆粒和8g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為300℃，燒結(jié)的時間為3h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為2.5V，電解溫度為530℃，電解時間為6h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡4h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線；
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取12g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為50r/min，球磨時間為18h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900℃，燒結(jié)時間為6h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
實施例3
制備硅納米線：
(1)稱取89g二氧化硅顆粒和11g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為280℃，燒結(jié)的時間為5h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為2.0V，電解溫度為560℃，電解時間為10h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡3h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線；
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取8g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為40r/min，球磨時間為20h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800℃，燒結(jié)時間為8h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
實施例4
制備硅納米線：
(1)稱取88g二氧化硅顆粒和12g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為260℃，燒結(jié)的時間為5h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為2.2V，電解溫度為590℃，電解時間為9h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡3.5h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線；
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取9g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為60r/min，球磨時間為15h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為850℃，燒結(jié)時間為7h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
實施例5
制備硅納米線：
(1)稱取97g二氧化硅顆粒和3g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為360℃，燒結(jié)的時間為2h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為2.3V，電解溫度為600℃，電解時間為9.5h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡4.5h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線；
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取10g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為50r/min，球磨時間為18h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為950℃，燒結(jié)時間為7.5h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
實施例6
制備硅納米線：
(1)稱取94g二氧化硅顆粒和6g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為320℃，燒結(jié)的時間為4h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為2.4V，電解溫度為500℃，電解時間為8h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡4h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線；
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取17.65g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為40r/min，球磨時間為20h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1100℃，燒結(jié)時間為4h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
實施例7
制備硅納米線：
(1)稱取91g二氧化硅顆粒和9g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為280℃，燒結(jié)的時間為3h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為2.6V，電解溫度為530℃，電解時間為6h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡5h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線。
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取5.26g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為60r/min，球磨時間為15h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為850℃，燒結(jié)時間為5h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
實施例8
制備硅納米線：
(1)稱取94g二氧化硅顆粒和6g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為300℃，燒結(jié)的時間為4h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為2.8V，電解溫度為560℃，電解時間為9.5h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡4.5h后取出,先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線。
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取10g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為50r/min，球磨時間為18h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為950℃，燒結(jié)時間為7.5h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
實施例9
制備硅納米線：
(1)稱取97g二氧化硅顆粒和3g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為260℃，燒結(jié)的時間為5h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為3.0V，電解溫度為590℃，電解時間為5h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡3h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線。
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取13g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為40r/min，球磨時間為20h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200℃，燒結(jié)時間為2h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
實施例10
制備硅納米線：
(1)稱取92g二氧化硅顆粒和8g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為280℃，燒結(jié)的時間為3h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為3.2V，電解溫度為600℃，電解時間為10h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡5h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線；
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取15g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為60r/min，球磨時間為15h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800℃，燒結(jié)時間為8h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
實施例11
制備硅納米線：
(1)稱取96g二氧化硅顆粒和4g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為300℃，燒結(jié)的時間為3h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為2V，電解溫度為500℃，電解時間為4h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡3h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線。
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取10g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為50r/min，球磨時間為18h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900℃，燒結(jié)時間為7h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
實施例12
制備硅納米線：
(1)稱取94g二氧化硅顆粒和6g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為320℃，燒結(jié)的時間為2h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為2.2V，電解溫度為530℃，電解時間為10h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡5h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線。
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取10g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為40r/min，球磨時間為20h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1000℃，燒結(jié)時間為4h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
實施例13
制備硅納米線：
(1)稱取95g二氧化硅顆粒和5g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為360℃，燒結(jié)的時間為2h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為2.4V,電解溫度為560℃，電解時間為5h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡4h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線。
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取12g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為60r/min，球磨時間為15h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900℃，燒結(jié)時間為7h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
實施例14
制備硅納米線：
(1)稱取97g二氧化硅顆粒和3g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為260℃，燒結(jié)的時間為5h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為2V，電解溫度為500℃，電解時間為4h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡3h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線。
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取5.26g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為50r/min，球磨時間為18h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800℃，燒結(jié)時間為2h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
實施例15
制備硅納米線：
(1)稱取88g二氧化硅顆粒和12g氯化鈉顆粒研磨至粉末狀，用200目篩子篩分后壓制陰極片；
(2)將陰極片放入管式爐中進行低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為360℃，燒結(jié)的時間為2h；
(3)得到的陰極片固定在鐵鉻鋁絲上作為陰極，高純石墨作陽極，在CaCl2的熔鹽體系中，在高純氬的氣氛下進行直流電壓電解，電解電壓為3.2V，電解溫度為600℃，電解時間為10h；
(4)得到的陰極片經(jīng)過水浸泡5h后取出，先用氫氟酸洗再用去離子沖洗，最后烘干，即可得到硅納米線。
制備碳包覆硅納米線負(fù)極材料：
(A)以步驟(4)得到的硅納米線作為前驅(qū)體，稱取17.65g乙炔黑，將其與所述步驟(4)中的硅納米線進行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為40r/min，球磨時間為20h，得到粉料；
(B)將得到的粉料放入管式爐后抽真空，在管式爐內(nèi)惰性氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200℃，燒結(jié)時間為8h，降溫后得到碳包覆硅納米線負(fù)極材料。
性能檢測：
采用本實施例制備得到的碳包覆硅納米線負(fù)極材料作為電池的負(fù)極材料組裝成電池，進行電化學(xué)性能測試，結(jié)果見表1。
表1
申請人聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
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