寻求高稳定高安全新型硅碳负极材料关键技术研发

本发明公开了一种多孔核壳结构的硅基负极材料及其制备方法与锂离子电池。所述制备方法包括将纳米硅粉与锂的混合物在惰性气体保护下，与碳源进行300～900℃的加热处理的过程，其中，碳源选自CO、CS、CF、CCl中的一种或多种。本发明制备得到的硅基负极材料为具有碳包覆层的多孔核壳结构，其可显著提升材料的导电性和结构稳定性、充放电过程中循环稳定性，有效解决传统的硅负极材料在应用过程中的体积膨胀问题，提高锂离子电池的倍率与循环性能。

用于水系金属电池的复合改性负极。该负极制备方法包括通过溶胶凝胶法制备碳包覆的复合型材料前驱体，再将前驱体在保护气氛下煅烧后形成黑色粉末，最后将黑色粉末与粘结剂和溶剂一起形成涂敷剂涂敷在锌箔上形成改性负极。本发明通过所制备复合改性负极的协同作用实现了双层金属沉积，并抑制了枝晶生长；导电碳引入的同时进一步减小电池的极化电压，实现电池长期稳定循环。

用于水系金属电池的改性负极。该负极制备方法包括对硅离子、铝离子和氢氧化钠形成的混合水溶液进行水热晶化，之后将晶化产物与锌离子溶液进行多次离子交换，再将交换产物与粘结剂和溶剂一起形成涂敷剂涂敷在锌箔上形成改性负极。本发明从原子尺寸层级精细调控离子通道，抑制大直径基团与金属负极接触，从而在降低电极表面副反应发生的同时引导金属离子的均匀沉积。通过与多价金属离子的配位降低直接与金属箔表面接触的水分子活性，增强电极的抗腐蚀性；通过带负电的改性物质层的应用降低极化电压；同时通过隧道引导机理均匀金属的沉积，抑制枝晶的生长，实现金属电极的长期稳定循环。