[發明專利]鋰離子電池負極用硅基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210065826.7
• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN102593439A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 趙秀蕓;樂俊成;夏定國;劉淑珍
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.鋰離子電池負極用硅基復合材料，其特征在于，標記為Si-M-C，主要包括納米硅、非石墨化碳和金屬，硅在復合材料中的質量含量為20％～60％，硅的平均粒徑為50nm，為主要嵌脫鋰活性物質，均勻分散在非石墨化碳層中；非石墨化碳既屬于活性材料，又對硅嵌脫鋰時的體積變化起到緩沖作用；M為Co、Fe或Mn，存在形式為金屬單質或Si-M合金。

2.權利要求1的鋰離子電池負極用硅基復合材料，其特征在于，還含有微量的N、S和Na元素，這三種元素在復合材料中的質量比例小于1％。

3.權利要求1的鋰離子電池負極用硅基復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將硅粉和金屬酞菁按照一定質量比混合，并加入一定量的吡嗪和十二烷基硫酸鈉，超聲分散在N，N-二甲基甲酰胺溶劑中；硅粉與金屬酞菁的質量比在1∶2～1∶8之間；金屬酞菁與吡嗪的摩爾比為1∶2；金屬酞菁與十二烷基硫酸鈉的摩爾比為10∶1；

(2)將步驟(1)所得液體轉移入聚四氟乙烯內膽的自壓反應釜中，然后將反應釜置于150℃～180℃烘箱中保溫3～6小時；

(3)將上述熱聚合產物真空旋蒸，除去有機溶劑，然后在80℃真空烘箱中烘干；

(4)將步驟(3)中所得固體粉末在氬氣氣氛保護下進行熱處理1h，溫度為600℃-800℃，最終得到Si-M-C復合物。

4.按照權利要求3的制備方法，其特征在于，步驟1)中所述的硅為納米硅粉，平均粒徑為50nm；金屬酞菁為鐵酞菁、鈷酞菁或錳酞菁中的一種；金屬酞菁的純度在90％以上。

5.按照權利要求3的制備方法，其特征在于，步驟4)中所述的氬氣純度在99％以上。