本發(fā)明涉及一種硅碳復(fù)合材料的組合電池，屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石墨類負極材料具有高的循環(huán)效率和良好的循環(huán)性能，已被廣泛應(yīng)用于制備鋰離子電池負極材料。但其理論比容量僅有372mAh/g，為此需要開發(fā)新型負極材料以提高鋰離子電池的電化學(xué)性能。目前，硅材料由于具有高容量、資源豐富且與碳材料電位相近等優(yōu)點，成為鋰離子電池負極材料的候選材料。然而，硅材料在高程度脫/嵌鋰下，存在著嚴重的體積效應(yīng)，易造成結(jié)構(gòu)坍塌、活性物質(zhì)脫落，電池的循環(huán)穩(wěn)定性大大下降。近年來，人們通過以下方法改善硅材料的循環(huán)性能：(1)降低顆粒尺寸；(2)制備硅薄膜；(3)制備硅基復(fù)合材料；(4)制備特殊結(jié)構(gòu)的納米材料，如硅納米線、核-殼結(jié)構(gòu)材料、球形硅/石墨復(fù)合材料等，使得材料在循環(huán)過程中保持形貌，提高電極的循環(huán)性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種硅碳復(fù)合材料的組合電池，以便提高電池放電效率以及降低多次循環(huán)后的容量損失,改善鋰電池使用效果。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
一種硅碳復(fù)合材料的組合電池，其具體制備步驟如下：
(1)將硅粉加入含有多種混合物的、質(zhì)量比小于30％NaOH溶液中，超聲震動后，過濾干燥，以去除硅的表面雜質(zhì)和氧化物；其中，混合物為糖類化合物、高聚物、硅粉和有機溶劑，上述糖類化合物、高聚物、硅粉和有機溶劑的質(zhì)量比為1：1：0.5：5～1：0.1：0.1：0.5；
(2)將檸檬酸溶解在無水乙醇中，制得濃度為0.4g/ml的檸檬酸/乙醇溶液；將步驟1處理的硅粉加入到檸檬酸/乙醇溶液中，加入量為2g/ml，超聲波攪拌反應(yīng)30分鐘后，在400℃下的空氣中將混合溶液進行噴霧裂解，制得本品。
進一步地，步驟(1)中的糖類化合物選自單糖或二糖。
進一步地，步驟(1)中的高聚物選自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一種或者幾種混合物。
進一步地，步驟(1)中的糖類化合物選自葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖。
進一步地，步驟(1)中的有機溶劑選自甲酸、乙酸、丙酸、甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇、丁醇、乙腈、二氯甲烷、氯仿、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、二氯亞砜、N-甲基吡咯烷酮。
進一步地，步驟(1)中的干燥采用冷凍干燥或二氧化碳超臨界干燥。
進一步地，步驟(2)中的反應(yīng)溫度為160～200℃。
該發(fā)明的有益效果在于：(1)本發(fā)明原料易得，成本低，制備過程簡單；(2)制備的硅碳復(fù)合材料的尺寸小且可控；(3)所制備的復(fù)合材料具有較高的比容量、優(yōu)良的循環(huán)性能；(4)在硅碳復(fù)合材料中，碳是離子與電子的混合導(dǎo)體，不僅在充放電過程中體積變化小，而且具有良好延展性和彈性，有利于改善硅電極的導(dǎo)電性和緩沖硅的體積變化。
具體實施方式
本發(fā)明中的硅碳復(fù)合材料的組合電池，其具體制備步驟如下：
(1)將硅粉加入含有多種混合物的、質(zhì)量比小于30％NaOH溶液中，超聲震動后，過濾干燥，以去除硅的表面雜質(zhì)和氧化物；其中，混合物為糖類化合物、高聚物、硅粉和有機溶劑，上述糖類化合物、高聚物、硅粉和有機溶劑的質(zhì)量比為1：1：0.5：5～1：0.1：0.1：0.5；
(2)將檸檬酸溶解在無水乙醇中，制得濃度為0.4g/ml的檸檬酸/乙醇溶液；將步驟1處理的硅粉加入到檸檬酸/乙醇溶液中，加入量為2g/ml，超聲波攪拌反應(yīng)30分鐘后，在400℃下的空氣中將混合溶液進行噴霧裂解，制得本品。
步驟(1)中的糖類化合物選自單糖或二糖；步驟(1)中的高聚物選自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一種或者幾種混合物。步驟(1)中的糖類化合物選自葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖。步驟(1)中的有機溶劑選自甲酸、乙酸、丙酸、甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇、丁醇、乙腈、二氯甲烷、氯仿、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、二氯亞砜、N-甲基吡咯烷酮。步驟(1)中的干燥采用冷凍干燥或二氧化碳超臨界干燥。步驟(2)中的反應(yīng)溫度為160～200℃。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施方式進行描述，以便更好的理解本發(fā)明。
實施例1
本實施例中的硅碳復(fù)合材料的組合電池，其具體制備步驟如下：
(1)將硅粉加入含有多種混合物的、質(zhì)量比小于30％NaOH溶液中，超聲震動后，過濾干燥，以去除硅的表面雜質(zhì)和氧化物；其中，混合物為糖類化合物、高聚物、硅粉和有機溶劑，上述糖類化合物、高聚物、硅粉和有機溶劑的質(zhì)量比為1：1：0.5：5～1：0.1：0.1：0.5；
(2)將檸檬酸溶解在無水乙醇中，制得濃度為0.4g/ml的檸檬酸/乙醇溶液；將步驟1處理的硅粉加入到檸檬酸/乙醇溶液中，加入量為2g/ml，超聲波攪拌反應(yīng)30分鐘后，在400℃下的空氣中將混合溶液進行噴霧裂解，制得本品。
步驟(1)中的高聚物選自聚丙烯酰胺、聚乙二醇混合物。
步驟(1)中的糖類化合物選自蔗糖、麥芽糖、乳糖。
步驟(1)中的有機溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、二氯亞砜。
步驟(1)中的干燥采用冷凍干燥。
步驟(2)中的反應(yīng)溫度為160℃。
實施例2
本實施例中的硅碳復(fù)合材料的組合電池，其具體制備步驟如下：
(1)將硅粉加入含有多種混合物的、質(zhì)量比小于30％NaOH溶液中，超聲震動后，過濾干燥，以去除硅的表面雜質(zhì)和氧化物；其中，混合物為糖類化合物、高聚物、硅粉和有機溶劑，上述糖類化合物、高聚物、硅粉和有機溶劑的質(zhì)量比為1：1：0.5：5～1：0.1：0.1：0.5；
(2)將檸檬酸溶解在無水乙醇中，制得濃度為0.4g/ml的檸檬酸/乙醇溶液；將步驟1處理的硅粉加入到檸檬酸/乙醇溶液中，加入量為2g/ml，超聲波攪拌反應(yīng)30分鐘后，在400℃下的空氣中將混合溶液進行噴霧裂解，制得本品。
步驟(1)中的高聚物選自聚丙烯酰胺、聚乙二醇混合物。
步驟(1)中的糖類化合物選自半乳糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖。
步驟(1)中的有機溶劑選自異丙醇、丁醇、乙腈。
步驟(1)中的干燥采用二氧化碳超臨界干燥。
步驟(2)中的反應(yīng)溫度為200℃。
實施例3
本實施例中的硅碳復(fù)合材料的組合電池，其具體制備步驟如下：
(1)將硅粉加入含有多種混合物的、質(zhì)量比小于30％NaOH溶液中，超聲震動后，過濾干燥，以去除硅的表面雜質(zhì)和氧化物；其中，混合物為糖類化合物、高聚物、硅粉和有機溶劑，上述糖類化合物、高聚物、硅粉和有機溶劑的質(zhì)量比為1：1：0.5：5～1：0.1：0.1：0.5；
(2)將檸檬酸溶解在無水乙醇中，制得濃度為0.4g/ml的檸檬酸/乙醇溶液；將步驟1處理的硅粉加入到檸檬酸/乙醇溶液中，加入量為2g/ml，超聲波攪拌反應(yīng)30分鐘后，在400℃下的空氣中將混合溶液進行噴霧裂解，制得本品。
步驟(1)中的糖類化合物選自單糖或二糖；
步驟(1)中的高聚物選自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸混合物。
步驟(1)中的糖類化合物選自葡萄糖。
步驟(1)中的有機溶劑選自甲酸、乙酸、丙酸。
步驟(1)中的干燥采用冷凍干燥。
步驟(2)中的反應(yīng)溫度為160℃。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。