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米家硅碳多孔负极专利“上线”,高能量密度电池还是硅基负极香!
2022年12月12日 发布 分类:技术前沿 点击量:314
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硅负极材料固有的低电导率和充放电过程中巨大的体积变化(>300%)所带来的结构坍塌和容量快速衰减等缺点,严重限制了该材料的规模化应用。但是其比容量实在太香(硅的理论比容量高达4200 mAh/g,远高于当前传统石墨负极372 mAh/g)从而备受电池材料业界关注。

迄今为止,人们通过对硅进行纳米化或特殊的结构设计来提升材料的导电性,同时为硅的体积膨胀预留一定的空间,有效的缓解了硅电极的失效难题。近日,天眼查App显示小米汽车科技有限公司申请的“一种硅碳多孔负极材料及其制备方法和应用”专利公布。

专利摘要:

本公开提供一种硅碳多孔负极材料的制备方法,包括:使含有ZIF67粉末和第一有机溶剂的第一分散液、Zn源和纳米硅混合,得到第一物料;将所述第一物料离心后得到第一沉淀物,将所述第一沉淀物经第一洗液洗涤后进行第一干燥处理,得到含Zn硅碳材料前体;将所述含Zn硅碳材料前体与三聚氰胺粉末混合后研磨,得到混合物,将所述混合物进行高温处理后并冷却,得到退火产物;将退火产物加入至酸液中进行酸洗,得到沉淀物,将沉淀物经洗液洗涤后进行真空干燥处理。本公开制备的材料具有良好的电子传导性,可以提高动力电池的能量密度和循环性能。摘要附图如下:


专利中提到的ZIFs材料是MOFs金属-有机骨架-多孔结晶材料中的一种,由Zn或者Co与咪唑(或咪唑衍生物)环上面的N以四配位的方式自组装而成。ZIFs的孔结构比较类似于一种硅铝酸盐沸石,具有一系列的结构并且易于功能化,较好的热稳定性和化学稳定性。ZIF具有高孔隙率和表面积的笼状结构,是设计和制备多孔材料的优良模板。

Zn 掺杂的 ZIF-67

▲Zn 掺杂的 ZIF-67

ZIF-67(中文名称为二甲基咪唑钴)基材料具有极高的表面积、可调节的孔隙率以及出色的热稳定性和化学稳定性:在空气中超级稳定,500度热分解,在水和强碱环境下稳定,酸性条件不稳定,其比表面积更是高达1280m2/g,一般的活性炭的比表面积约为1000m2/g。

 

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