0ml氫氟酸溶液浸出lOmin，洗滌、過(guò)濾干燥得到碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料。
[0030]上述制備得到的碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料能在鋰離子電池負(fù)極材料中應(yīng)用。將上述制備得到的碳納米管-碳-多孔娃復(fù)合材料、導(dǎo)電劑(super P碳黑)、海藻酸鈉、去離子水按照質(zhì)量比80:10:10:100,2000r/min速度攪拌4h后，涂覆于20um厚度銅箔上，涂覆厚度50um，經(jīng)滾壓、切片、烘烤后得到電池極片，以鋰片作為對(duì)電極制作半電池，電池型號(hào)為CR2025扣式電池，電解液為lmol/L六氟磷酸鋰(LiPF6)/碳酸亞乙酯(EC):碳酸二甲酯(DMC):碳酸甲乙酯(EMC)為10: 10:80的混合液。
[0031]對(duì)制備的電池在0.2C倍率下進(jìn)行恒流充放電測(cè)試，下限電壓0.001V，上限電壓2.0V。首次放電和充電比容量分別為83 ImAh/g、715mAh/g，首次庫(kù)倫效率高達(dá)86%，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后充電容量為64611^11/^，充電容量保持率為90.4 %。
[0032]實(shí)施例7
該碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料制備方法，其具體步驟如下:
(1)粉料制備:首先將5g含硅生物質(zhì)(竹葉)酸煮處理(采用濃度1%的800ml草酸在溫度為100°C浸煮Ih)去除無(wú)機(jī)鹽離子雜質(zhì)，過(guò)濾、清洗后干燥，然后研磨至粒度為40目的粉料；
(2)粉料浸漬:將步驟(I)得到的粉料加入到含質(zhì)量比為1:1的二茂鐵和二茂鎳的混合溶液(濃度為1.8%)中常溫浸漬30h，浸漬完成后干燥，在90°C條件下保溫28h，其中粉料與溶液中鐵和鎳的總質(zhì)量比為I: I; (3)碳納米管的原位生長(zhǎng):將經(jīng)步驟(2)浸漬得到的粉料在惰性氣體(氬氣)下，從室溫以l°C/min升溫速率升溫至溫度為900°C燒結(jié)2 h，得到碳納米管-碳-多孔二氧化硅復(fù)合粉體；
(4)復(fù)合粉體的鎂熱還原:將步驟(3)得到的碳納米管-碳-多孔二氧化硅復(fù)合粉體與鎂粉(200目)按照質(zhì)量比為1:3混合或者分置放置，惰性氣體(氬氣)下l°C/min自室溫升溫至500°C，并恒溫3h，得到鎂熱還原產(chǎn)物；
(5)鎂熱還原產(chǎn)物提純:將步驟(4)得到的鎂熱還原產(chǎn)物采用酸煮(采用濃度為1%的200ml草酸，在溫度為60°C)處理lh，洗滌、過(guò)濾至濾餅pH值至7，干燥;將干燥后的粉體采用濃度為4wt°/c^l5ml氫氟酸溶液浸出60min，洗滌、過(guò)濾干燥得到碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料。
[0033]上述制備得到的碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料能在鋰離子電池負(fù)極材料中應(yīng)用。將上述制備得到的碳納米管-碳-多孔娃復(fù)合材料、導(dǎo)電劑(super P碳黑)、海藻酸鈉、去離子水按照質(zhì)量比80:10:10:100，2000 r/min速度攪拌4h后，涂覆于20μπι厚度銅箔上，涂覆厚度50μπι，經(jīng)滾壓、切片、烘烤后得到電池極片，以鋰片作為對(duì)電極制作半電池，電池型號(hào)為CR2025扣式電池，電解液為lmol/L六氟磷酸鋰(LiPF6)/碳酸亞乙酯(EC):碳酸二甲酯(DMC):碳酸甲乙酯(EMC)為10: 10:80的混合液。
[0034]對(duì)制備的電池在0.2 C倍率下進(jìn)行恒流充放電測(cè)試，下限電壓0.001V，上限電壓2.0 V。首次放電和充電比容量分別為880mAh/g、756.6mAh/g，首次庫(kù)倫效率高達(dá)87%，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后充電容量為673.4 mAh/g，充電容量保持率為89%。
[0035]實(shí)施例8
該碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料制備方法，其具體步驟如下:
(1)粉料制備:首先將5g含硅生物質(zhì)(質(zhì)量比為1:1:1的蘆葦、甘蔗渣和秸桿混合物)酸煮處理(采用120ml體積比為1:1、濃度分別為10%的草酸和鹽酸混合酸在溫度為80°C浸煮2h)去除無(wú)機(jī)鹽離子雜質(zhì)，過(guò)濾、清洗后干燥，然后研磨至粒度為200目的粉料；
(2)粉料浸漬:將步驟(I)得到的粉料加入到含硝酸鐵溶液(濃度為1.5%)中常溫浸漬15h，浸漬完成后干燥，在90°C條件下保溫28h，其中粉料與溶液中鐵質(zhì)量比為1:0.02；
(3)碳納米管的原位生長(zhǎng):將經(jīng)步驟(2)浸漬得到的粉料在真空(真空度為0.85atm)下，從室溫以10°C/min升溫速率升溫至溫度為1400°C燒結(jié)3h，得到碳納米管-碳-多孔二氧化硅復(fù)合粉體；
(4)復(fù)合粉體的鎂熱還原:將步驟(3)得到的碳納米管-碳-多孔二氧化硅復(fù)合粉體與鎂粉(200目)按照質(zhì)量比為1:0.5混合或者分置放置，惰性氣體(氬氣)下5°C/min自室溫升溫至950°C，并恒溫4h，得到鎂熱還原產(chǎn)物；
(5)鎂熱還原產(chǎn)物提純:將步驟(4)得到的鎂熱還原產(chǎn)物采用酸煮(采用濃度為1%的200ml草酸，在溫度為60°C)處理10h，洗滌、過(guò)濾至濾餅pH值至7，干燥;將干燥后的粉體采用濃度為4的％的7!111氫氟酸溶液浸出5min，洗滌、過(guò)濾干燥得到碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料。
[0036]上述制備得到的碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料能在鋰離子電池負(fù)極材料中應(yīng)用。將上述制備得到的碳納米管-碳-多孔娃復(fù)合材料、導(dǎo)電劑(super P碳黑)、海藻酸鈉、去離子水按照質(zhì)量比80:10:10:100,2000r/min速度攪拌4h后，涂覆于20μπι厚度銅箔上，涂覆厚度50um，經(jīng)滾壓、切片、烘烤后得到電池極片，以鋰片作為對(duì)電極制作半電池，電池型號(hào)為CR2025扣式電池，電解液為lmol/L六氟磷酸鋰(LiPF6)/碳酸亞乙酯(EC):碳酸二甲酯(DMC):碳酸甲乙酯(EMC)為10: 10:80的混合液。
[0037]對(duì)制備的電池在0.2C倍率下進(jìn)行恒流充放電測(cè)試，下限電壓0.001V，上限電壓2.0￥。首次放電和充電比容量分別為65411^11/^、530 mAh/g，首次庫(kù)倫效率高達(dá)81 %，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后充電容量為480mAh/g，充電容量保持率為90%。
[0038]以上對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料制備方法，其特征在于具體步驟如下: (1)粉料制備:首先將含硅生物質(zhì)酸煮處理去除無(wú)機(jī)鹽離子雜質(zhì)，過(guò)濾、清洗后干燥，然后研磨至粒度為40?200目的粉料； (2)粉料浸漬:將步驟(I)得到的粉料加入到含鎳、鐵中的一種或者兩種有機(jī)配合物溶液中常溫浸漬15?30h，浸漬完成后干燥，其中粉料與鎳、鐵中的一種或者兩種的質(zhì)量比為1:0.001 ?I; (3)碳納米管的原位生長(zhǎng):將經(jīng)步驟(2)浸漬得到的粉料在惰性氣體或真空下，從室溫以I?10 °C/min升溫速率升溫至溫度為900?1400°C燒結(jié)2?4h，得到碳納米管-碳-多孔二氧化硅復(fù)合粉體； (4)復(fù)合粉體的鎂熱還原:將步驟(3)得到的碳納米管-碳-多孔二氧化硅復(fù)合粉體與鎂粉按照質(zhì)量比為1:0.5?3混合或者分置放置，惰性氣體或真空下I?5°C/min自室溫升溫至500?950°C，并恒溫3?9h，得到鎂熱還原產(chǎn)物； (5)鎂熱還原產(chǎn)物提純:將步驟(4)得到的鎂熱還原產(chǎn)物采用酸煮處理I?10h，洗滌、過(guò)濾至濾餅pH值至7，干燥;將干燥后的粉體采用濃度為0.5?5.0wt%的氫氟酸溶液浸出5?60min，洗滌、過(guò)濾干燥得到碳納米管-碳-多孔娃復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中的含硅生物質(zhì)為稻殼、竹葉、蘆葦、甘蔗渣或秸桿中的一種或幾種任意比例混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料制備方法，其特征在于:所述步驟(I)和步驟(5)中酸煮為采用濃度I?15%的鹽酸、硫酸、硝酸或草酸中的一種或幾種任意比例混合酸，在溫度為60?100°C浸煮I?1 ho4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中有機(jī)配合物溶液為二茂鐵、二茂鎳、硝酸鐵、硝酸鎳、鄰苯二甲酸根橋連鎳的有機(jī)配合物、丁二酮肟鎳的有機(jī)配合物、4’-對(duì)甲氧基苯基三聯(lián)吡啶鎳的有機(jī)配合物、四氮雜大環(huán)四烯鎳的有機(jī)配合物、吡啶-2-甲醛肟鎳的有機(jī)配合物中一種或幾種任意比例有機(jī)配合物溶液。5.—種根據(jù)權(quán)利要求1至4任意制備得到所述的碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料能在鋰離子電池負(fù)極材料中應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料制備方法及應(yīng)用，屬于生物廢棄資源綜合技術(shù)領(lǐng)域。首先將含硅生物質(zhì)酸煮處理去除無(wú)機(jī)鹽離子雜質(zhì)，過(guò)濾、清洗后干燥、研磨得到粉料；將粉料加入到含鎳、鐵中的一種或者兩種有機(jī)配合物溶液中常溫浸漬；將浸漬得到的粉料在惰性氣體或真空下燒結(jié)，得到碳納米管-碳-多孔二氧化硅復(fù)合粉體；加入鎂粉混合或者分置放置，升溫反應(yīng)得到鎂熱還原產(chǎn)物；將得到的鎂熱還原產(chǎn)物采用酸煮、采用氫氟酸溶液浸出，洗滌、過(guò)濾干燥得到碳納米管-碳-多孔硅復(fù)合材料。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了材料組成的原位遺傳和材料結(jié)構(gòu)的原位遺傳和改進(jìn)，并且硅/碳復(fù)合材料在形貌、組成和分布上均勻。
【IPC分類】H01M10/0525, H01M4/587, H01M4/36, H01M4/62, H01M4/38
【公開(kāi)號(hào)】CN105529447
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610039659
【發(fā)明人】劉樹(shù)和, 趙淑春, 劉彬
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2016年1月21日