[發明專利]碳/硅復合鋰離子電池負極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010524082.1
• 申請日: 2010-10-29
• 公開（公告）號: CN102013487A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 顏梅;高偉強;葛慎光;張海東;萬夫偉;葛磊;黃加棟;趙佩妮
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/139
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種碳/硅復合負極材料，其特征在于它組成如下：

碳????40-100重量份

硅????15-60重量份

其中，所述的硅以10-100nm的尺寸均勻分散在碳基體中，是由一種或幾種選自硅樹脂、硅膠的含硅前驅體在熱處理過程中與鎂粉反應原位形成的納米顆粒。碳是由是由一種或幾種選自煤瀝青、石油渣油瀝青、煤焦油、中間相瀝青、酚醛樹脂的含碳前驅體經過碳化熱處理形成的。

其特征還在于它的放電比容量為400-1500mAh/g，首次循環效率為70-95％，200次循環后容量保持率為65-90％。

2.根據權利要求1所述的碳/硅復合負極材料，其特征在于它組成如下：

碳????50-90重量份

硅????15-50重量份

3.根據權利要求1所述的碳/硅復合負極材料，其特征在于它的放電比容量為400-1500nAh/g，首次循環效率為75-90％，200次循環后容量保持率為75-85％。

4.根據權利要求1-3中任一項權利要求所述的碳/硅復合負極材料，其特征在于所述碳/硅復合負極材料中硅是由一種或幾種選自硅樹脂、硅膠的含硅前驅體在熱處理過程中與鎂粉反應原位形成的納米顆粒，尺寸為10-100nm，均勻分散在碳基體中。

5.根據權利要求1-3中任一項權利要求所述的碳/硅復合負極材料，其特征在于所述碳/硅復合負極材料中碳是由一種或幾種選自煤瀝青、石油渣油瀝青、煤焦油、中間相瀝青、酚醛樹脂的含碳前驅體經過碳化熱處理形成的碳組分，這種碳組分呈網絡狀的基體結構，可以把熱處理過程中原位生成的硅顆粒緊密包裹，防止硅顆粒形成過程中相互團聚，保證碳/硅復合材料中硅顆粒尺寸為10-100納米，且在作為鋰離子電池負極材料充放電過程中能夠有效抑制由于硅顆粒插鋰/脫鋰引起的體積變化，賦予碳/硅復合鋰離子電池負極材料優異的首次循環效率與穩定的循環性能.

6.一種鋰離子電池負極碳/硅復合材料的制備方法，其特征在于該方法包括下述步驟：

6.1使用選自煤瀝青、石油渣油瀝青、煤焦油、中間相瀝青、酚醛樹脂的含碳前驅體，選自硅樹脂、硅膠的含硅前驅體，與鎂粉(400-1000目)按照含碳前驅體，含硅前驅體和鎂粉質量比為1∶0.5-3∶0.1-1的比例在壓力釜中在反應溫度350-500℃與壓力0.1-5Mpa下進行熱縮聚反應0.5-5小時，得到的熱縮聚產物；

6.2在碳化溫度650-1100℃與惰性氣氛的條件下，處理在步驟6.1得到熱縮聚產物0.5-5小時，得到的碳化產物；

6.3用濃度為5-36％的鹽酸浸泡步驟6.2得到熱處理產物0.5-24小時、去離子水清洗、烘干后得到碳/硅復合材料。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述的含碳前驅體是一種或多種選自煤瀝青、石油渣油瀝青、煤焦油、中間相瀝青、酚醛樹脂的含碳前驅體。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于將含碳前驅體，含硅前驅體和鎂粉質量比為1∶0.5-3∶0.1-1的比例進行熱縮聚處理。

9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于在碳化溫度650-1100℃與惰性氣氛的條件下進行步驟6.2熱處理。

10.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于用濃度為5-36％的鹽酸進行步驟6.3清洗處理。