硅藻土用作锂电池硅基负极材料的试验研究

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟

硅藻土用作锂电池硅基负极材料的试验研究

锂电池负极材料性能的好坏制约着锂电池的性能，而硅的理论容量和安全性都高于石墨，被认为是最有前景的锂电池负极材料。硅藻土的主要成分为SiO2，具有良好的孔径结构，以硅藻土作为硅基负极材料，具有天然的优势。图1 锂电池的组成

1、硅藻土的多孔结构

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由古代硅藻遗骸组成，其化学成分主要是SiO2。硅藻土具有独特多级开孔结构，孔径以大孔为主，含有少量介孔，孔径分布范围较广，孔结构优良，故硅藻土是锂电池优良的负极材料。

图2 硅藻土的多孔结构

2、硅藻土制备多孔单质硅

以吉林某地硅藻土为原料，经粉碎、高温煅烧(550℃)和油浴(98℃)等除杂后，得到纯白色硅藻土(二氧化硅)。

将硅藻土(二氧化硅)与金属镁粉混合均匀，经高温煅烧(650℃)、盐酸酸洗和干燥后得到多孔结构的单质硅，呈灰黑色。

3、硅藻土单质硅XRD 分析

图3 不同阶段硅藻土的XRD 图谱

硅藻土提纯各步骤的XRD 见上图3 所示，其中图3 a 为550℃高温锻烧后的硅藻土，与原土相比将有机杂质烧掉;图3 b 为98℃油浴酸洗后的硅藻土，可发现硅藻土中的无定形SiO2 已明显显现出来，此时将Al、Fe 等矿物杂质形成可溶性盐类去除，得到了高纯度二氧化硅;图3 c 为提纯后的硅藻土与金属镁按一定质量比混合，混合后金属镁的衍射峰极为明显;图3 d 为镁热还原反应处理后下方所得单质硅的衍射峰，明显可以看出此时SiO2 和金属镁的反应极