申请/专利权人：渤海大学

申请日：2023-12-05

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN117727886A

主分类号：H01M4/36

分类号：H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.05#实质审查的生效;2024.03.19#公开

摘要：本发明公开了一种用于钾离子电池N型硅碳化硅碳半导体纳米复合材料的制备方法及应用，本发明采用真空直流电弧法制备出了相互交联的SiSiC纳米线，纳米线的间隙为Si的体积膨胀提供足够的空间，P的掺杂将Si转变为N型半导体，使活性物质Si产生了缺陷，提供了足够的离子嵌入位点，其次产生的丰富的电子载流子大大提高了电子的转移速率；P的掺杂还诱导了SiC纳米线的重组，使其分布在Si的表面，更好的缓冲Si的体积膨胀，从而形成一种内层为P掺杂的Si、中间为SiC、最外层为无定形碳的三层夹心结构。通过本发明可以有效的缓冲硅的体积膨胀，减少硅材料的粉化，并且提高复合材料的导电性，从而提升钾离子电池的电化学性能。

主权项：1.一种用于钾离子电池N型硅碳化硅碳半导体纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、称取微米Si粉和鳞片石墨，并放入球磨机中以200～800rmin的转速球磨1h～5h，以使其均匀混合，将混合后的产物放入模具并置于粉末压片机中压制成圆柱形样品块；S2、将圆柱形样品块置于石墨坩埚中央，继而将石墨坩埚放在真空直流电弧装置中的铜座上，利用钨极打磨机将放电钨杆打磨20min，并使其钨杆尖端正对圆柱形样品块中心；S3、将真空直流电弧装置外部玻璃罩紧贴密封胶圈，利用真空泵将玻璃罩内抽至真空度为0.1MPa，并充入体积比为1-10:1的氩气和氮气混合气体至5kPa，再次打开抽气阀门，对反应室进行洗气，该操作重复3-5次以保证残余空气排出，洗气结束后，充入混合气体至10-50kPa；S4、调整真空直流电弧装置的电流范围和电压范围，并通过遥控将铜座不断升高直至样品块接触到钨杆从而放电引弧，保持反应一定时间；S5、使用液氮冷凝器对装置进行冷却，使产物生成相互交联的一维纳米线结构形貌，再利用空气钝化产物3～5h，随后收集器壁上的SiSiC产物；S6、称取NH4H2PO4和SiSiC于无水乙醇中超声1～3h以均匀混合，随后在50℃～90℃的温度内挥发乙醇并于真空冷冻干燥箱进行冷冻干燥；将干燥后的产物研磨，并置于管式炉中氩气气氛下煅烧后即得P@SiSiC；S7、将酚醛树脂溶解于无水乙醇中并超声分散1-3h，随后加入P@SiSiC并用水浴恒温磁力搅拌器搅拌2～6h，将搅拌器升温至50～90℃以挥发无水乙醇，随后将产物放入真空冷冻干燥箱进行冷冻干燥；将干燥后的产物研磨成粉状，随后在管式炉中氩气气氛下热解后即得N型P@SiSiCC纳米复合材料。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 渤海大学 一种用于钾离子电池N型硅/碳化硅/碳半导体纳米复合材料的制备方法及应用

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