技术摘要：
本发明提供一种锂离子电池负极材料多孔Si/C复合材料的制备方法，属于锂电池技术领域。该方法是在充满氩气的手套箱中进行以下步骤的操作：称取硅粉和硫化锑粉末加入到球磨罐中，球磨得到混合粉末；将混合粉末分散到由乙醇和去离子水组成的混合溶剂中，搅拌得混合溶液A；  全部
背景技术：
】 锂金属是自然界所有金属中密度最小(密度为0.534g/cm3)，且具有极低的标准还 原电位(-3.04V)，是金属元素中电位最负的一个元素，锂也具有较高的理论容量(3860mAh/ g)。但由于锂金属作为负极，电池在充放电过程中会形成锂枝晶，造成电池短路，最终可能 引起电池燃烧甚至爆炸，所以一般说的锂电是指锂离子电池。锂离子电池被广泛用于手机， 笔记本电脑等电子产品中的电池。 锂离子电池是指一种可充电二次电池，主要依赖于Li 在正负极之间的反复自由 的脱出/嵌入，在充电时，锂离子从正极材料中脱出，透过隔膜转移到负极材料中，同时电子 也从正极出发，经外电路到达负极；在放电时，锂离子又从负极材料中脱出重新回到正极， 同时电子也从负极出发，经过外电路到达正极。因此锂离子电池的充放电实质就是锂离子 在正负材料之间的脱锂和嵌锂过程。锂离子电池能量密度大、工作电压高、自放电率低、无 记忆效应、使用寿命长、绿色环保等优点。其中，负极材料占总成本的25％～28％，在整个电 池中起着决定性的作用。与锂离子正极材料相比，由于商业化石墨负极较低的理论比容量 (372mAh  g-1)严重的限制了高能量密度锂离子电池的发展，因此，研发一种高比容量锂离子 电池负极材料迫在眉睫。 硅作为最有希望替代商业石墨的负极材料之一，具有较高的理论比容量为 3590mAh/g，Si的锂化电位大约在0.2V  vs.Li /Li，这可以避免枝晶的形成，提高了电池的 安全性。然而在脱嵌里过程中Si会产生巨大的体积膨胀，造成活性物质的粉化和损失，并且 Li 在Si电极中缓慢的扩散动力学(扩散系数介于10-14～10-13)和Si的本征导电率低(10-5～ 10-3S/cm)也会明显影响Si负极材料的倍率性能和库伦效率。因此，针对Si负极材料研究已 经已经成为锂离子电池负极材料研究的热点。但是Si负极材料差的循环稳定性和循环寿命 短的问题一直没有得到有效的解决，成为了限制Si负极商业化应用的最大阻碍。因此，开发 具有循环稳定性好、循环寿命长和倍率性能好的Si负极材料是非常重要的课题，对于突破 材料的应用瓶颈，加快Si负极材料的商业化应用具有重要意义。 【
技术实现要素：
】 本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种锂离子电池负极材料多 孔Si/C复合材料的制备方法，本发明的方法制备通过在Si的表面包覆电化学稳定的碳壳， 且碳壳形成有多孔结构，可有效缓解硅在充放电过程中产生的应力，从而提高Si负极的循 环稳定性。 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 一种锂离子电池负极材料多孔Si/C复合材料的制备方法，包括以下步骤的操作： 3 CN 111600005 A 说　明　书 2/5 页 (1)在充满氩气的手套箱中称取硅粉和硫化锑粉末加入到球磨罐中，保持球磨罐 处于惰性气氛中以400～600rpm的转速高速球磨18～25h；球磨完成后，收集得到混合粉末； (2)将步骤(1)所得混合粉末分散到由乙醇和去离子水组成的混合溶剂中，搅拌 0.3～1小时，得混合溶液A；混合溶剂中乙醇和去离子水的体积比为6～7：1； (3)向步骤(2)得到的混合溶液A中依次加入碳源和NH4OH溶液，分别搅拌均匀，最 后加入甲醛；连续搅拌20～30小时后过滤，并用乙醇洗涤多次，干燥得前驱体； (4)将前驱体在还原性气体中，以2～3℃/min的升温速率，升温至750-800℃，保温 1.5-2.5h，碳热还原，即可得到多孔Si/C复合材料。 本发明中，优选地，所述步骤(1)中所用的硅粉是微米级的。 本发明中，优选地，所述步骤(1)中硅粉和硫化锑粉末的质量比为1:1。 本发明中，优选地，所述步骤(2)中混合粉末和混合溶剂的固液比为：1g：87.5～ 100ml。 本发明中，优选地，所述步骤(3)中所用的碳源是间苯二酚、蔗糖、葡萄糖、多巴胺、 聚丙烯醇的一种或几种。 本发明中，优选地，所述步骤(3)中所用的碳源质量为步骤(1)中混合粉末质量的 1/5～1/4。 本发明中，优选地，所述步骤(3)中所用的NH4OH溶液的质量浓度为为25～28％，用 量为混合溶液A体积的3～5％；甲醛的用量为混合溶液A体积的0.3～0.4％。 本发明中，优选地，所述步骤(3)中的干燥是在80℃的温度下进行干燥。 本发明中，优选地，所述还原性气体是纯氢气、氩氢混合气和氮氢混合气中的一 种。 本发明以微米硅为硅源，Sb2S3作为硬模板，以间苯二酚-甲醛为碳源，以氨水提供 碱性环境，通过甲醛与碳源的聚合，形成包覆层，通过模板法和后续的聚合包覆法，并结合 简单的机械球磨法与碳热还原法制备得到一种独特的多孔Si/C复合材料，Sb2S3模板在高温 加热移除后形成的多孔结构可以提供缓冲区域并有效的抑制硅在充放电过程中的体积膨 胀问题，解决材料因体积膨胀导致的结构稳定性差的问题，显著提高材料的循环稳定性；另 外，热解得到的碳包覆层可以有效提高复合材料的导电性以及进一步缓冲硅负极材料的体 积膨胀，从而实现复合材料循环稳定性和循环寿命的大幅度提高。 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是： 1、本发明得到的多孔Si/C复合材料可用作锂离子电池负极材料，提高电池的循环 稳定性和循环寿命。将其作为锂离子电池负极材料时，可以同时实现缓冲体积膨胀、缩短锂 离子传输路径、提高材料导电性。使得制备的锂离子电池具有稳定性高、循环寿命长、倍率 性能好等优点，能有效满足高能量密度锂离子电池的实际应用需求。本发明制备的材料是 一种具有商业化应用前景的理想锂离子电池负极材料。 2、本发明所制备的多孔Si/C复合材料尺寸在微米级以上、纯度高、振实密度高。 3、本发明所用的模板剂Sb2S3不需要酸碱处理，直接烧结去除，制备工艺简单，原料 廉价易得，成本低，环境友好，适宜大规模生产。 4 CN 111600005 A 说　明　书 3/5 页 【附图说明】 图1为实施例1制得的多孔Si/C复合材料的XRD图谱。 图2为实施例1制得的多孔Si/C复合材料的TEM图。 图3为实施例1和对比例1、2制得的负极材料制作成电池后在0.5A/g电流密度下的 循环性能图。 【