一种镍原位催化硅废料无模版制备硅纳米线的熔盐电化学方法
2025-02-28 19:06
No.1345110003836788736
技术概要
PDF全文
本技术涉及一种镍原位催化硅废料无模版制备硅纳米线的熔盐电化学方法,属于材料制备技术领域。本发明将粘接剂凝胶体与硅废料研磨混匀得到硅废料‑凝胶混合物,硅废料‑凝胶混合物烧结成粘结硅料;粘结硅料与镍催化剂和造孔剂制备出电解前驱体;以电解前驱体为还原阴极,惰性电极为阳极,熔盐电解液添加有过氧化物添加剂,在温度700~900℃下,以高频脉冲电流、低占空比熔盐电解5~25min,然后以中频脉冲电流、中占空比熔盐电解40~120min,再以低频脉冲电流、高占空比熔盐电解80~200min;电解结束后,取出阴极产物,冷却至室温,再依次经超声处理、水洗、浸泡酸洗、烘干得到硅纳米线,硅纳米线生长端团聚包覆形成纳米NiSi<subgt;2</subgt;合金膜,可提升硅纳米线的机械应力。
背景技术
随着新能源汽车与便携式移动设备的快速发展,对储能材料的使用寿命、稳定性以及安全性的需求进一步提升,由于石墨低容量的限制,硅材料因其具有理论容量高(约4200mAhg-1 )、工作电压适中、资源储量丰富、环境友好等优势而被公认为是最具前途的锂电负极材料。然而由于硅负极循环过程巨大的体积变化(约~300%)以及天然的差导电性,却进一步限制了硅基负极的倍率性能。研究表明,纳米尺度的硅粒子可以克服体积的急剧变化而引起的开裂和粉碎。其中硅纳米线作为一维结构可以向纵向和径向扩展,从而避免了二维或三维结构可能会导致的开裂应力,避免了结构失效和固态电解质膜(SEI)的重复形成。此外,硅纳米线还具有良好的导电性、与电解质接触的高界面面积和锂离子传输的短扩散距离,使其得以适用于高倍率应用,因此通过合理的硅纳米线结构设计,有助于进一步改善硅基材料作为锂电负极的电化学性能。 贵金属催化剂具有高催化活性,能够有效地降低反应活化能,同时具有的优异化学和热稳定性,能够在高温、高压和腐蚀性环境中长时间稳定工作。但因其价格昂贵且资源稀缺,极大地限制了其大规模应用。过渡金属镍由于d带电子未填满,形成的d带空穴捕获和交换电子能力较强,表现出了优异的催化性能,且镍价格低廉、资源充足,因而成为替代贵金属催化剂的主要备选材料。纳米颗粒形态金属镍相较于块状或粉状金属镍具有更大的比表面积,可以暴露出更多的反应活性位点,从而更高效地催化反应进行。 在传统制备纳米材料的主流方法中,不论是气相生长法还是液相生长法,均伴随着工艺流程复杂、高污染、生产成本高和高能耗等问题,致使纳米材料很难被大规模高效制备。而近年来新兴起来的熔盐电解法以氧化物为原料通过对电解过程温度、熔盐、槽电压等电化学参数调控进一步电解制备出了不同形貌和结构的纳米材料,不仅缩短了工艺流程,也减少了能源损耗和环境污染。 但目前有关熔盐电解法制备金属催化硅纳米线不仅设备结构单一,即在一定电解温度下通过熔盐体系中插入阴极和阳极直接电解,导致氧离子传输效率缓慢。而且电解前期由于氧离子不足导致在反应速率、材料纯度、形貌、尺寸控制产生不利影响,最终影响整个电解过程。虽然在一定程度上可以通过提高电解电压,增加过电势推动反应动力学,加速氧离子的迁移提高反应速率,但一味地增大电压却会导致副反应的持续发生,例如电解质分解或产生腐蚀性气体等,极大地影响了电解过程的效率、产物质量、设备寿命和整体操作的经济性,不具备大规模生产的要求。
实现思路
阅读余下40%
技术概要为部分技术内容,查看PDF获取完整资料
该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
刘昊博  席风硕  李绍元  马文会  魏奎先  乔桐皆  王良太  陆继军  于洁  李秀凤  童仲秋
技术所属: 昆明理工大学
相关技术
一种基于纳米纤维素纤丝和纤维素纳米晶的锌离子电池阳极材料制备方法及应用 一种基于纳米纤维素纤丝和纤维素纳米晶的锌离子电池阳极材料制备方法及应用
应用于双有源桥变换器的高自由度调整策略及优化方法 应用于双有源桥变换器的高自由度调整策略及优化方法
一种转子位置的无传感器检测方法 一种转子位置的无传感器检测方法
一种电解液添加剂、电解液以及应用 一种电解液添加剂、电解液以及应用
一种基于多流股换热的卡诺电池系统 一种基于多流股换热的卡诺电池系统
一种旋转摩擦加电装置 一种旋转摩擦加电装置
一种基于范德华辅助层的二维异质结洁净转移技术 一种基于范德华辅助层的二维异质结洁净转移技术
基于锁频环的并网变流器虚拟惯性控制装置、方法 基于锁频环的并网变流器虚拟惯性控制装置、方法
基于过零点检测的振荡频率提取方法及系统 基于过零点检测的振荡频率提取方法及系统
一种锂电池复合铝箔及其制备方法 一种锂电池复合铝箔及其制备方法
技术分类
电信、广播电视和卫星传输服务 电信、广播电视和卫星传输服务
互联网软件服务 互联网软件服务
集成电路设计 集成电路设计
信息集成数字服务 信息集成数字服务
电气机械制造 电气机械制造
计算机、通信、电子设备制造 计算机、通信、电子设备制造
医药制造、生物基材料 医药制造、生物基材料
石油煤矿化学用品加工 石油煤矿化学用品加工
化学原料制品加工 化学原料制品加工
非金属矿物加工 非金属矿物加工
金属制品加工 金属制品加工
专用设备制造 专用设备制造
通用设备制造 通用设备制造
通用零部件制造 通用零部件制造
汽车制造业 汽车制造业
铁路、船舶、航天设备制造 铁路、船舶、航天设备制造
电力、热力生产和供应 电力、热力生产和供应
燃气生产和供应 燃气生产和供应
水生产和供应 水生产和供应
房屋建筑、土木工程 房屋建筑、土木工程
交通运输、仓储和邮政 交通运输、仓储和邮政
农、林、牧、渔业 农、林、牧、渔业
采矿业 采矿业
农副、食品加工 农副、食品加工
烟草、酒水加工 烟草、酒水加工
纺织皮具居家制品 纺织皮具居家制品
文教体娱加工 文教体娱加工
苏ICP备18062519号-5 © 2018-2025 【123技术园】 版权所有,并保留所有权利