[發明專利]一種鋰離子電池硅碳復合負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210105566.1
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102637874A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 蘇發兵;陳晗;翟世輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/38
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 武春華

1.一種鋰離子電池硅碳復合負極材料，其特征在于，包含硅碳復合層和碳材料基體。

2.如權利要求1所述的鋰離子電池硅碳復合負極材料，其特征在于，所述鋰離子電池硅碳復合負極材料通過將硅碳有機物前驅體氣相沉積于碳材料基體上得到；

優選地，所述硅碳有機物前驅體包括有機硅烷，特別優選，包括有機硅烷和烴類；

優選地，所述有機硅烷為烴基硅烷和/或烴基鹵硅烷，進一步優選為烷基硅烷和/或烷基氯硅烷，更優選為C1-C3烷基硅烷和/或C1-C3烷基氯硅烷，特別優選為四甲基硅烷、四乙基硅烷、一甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、三甲基一氯硅烷中的1種或至少2種的組合。

3.如權利要求1或2所述的鋰離子電池硅碳復合負極材料，其特征在于，所述烴類優選為烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴中的1種或至少2種的組合，進一步優選為C1-C6烷烴、C2-C6烯烴、C2-C6炔烴中的1種或至少2種的組合，特別優選為甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔、丙炔中的1種或至少2種的組合；

優選地，所述碳材料基體為炭黑、天然石墨、石墨球、空心碳球、中間相碳微球、碳納米管、石墨烯、碳纖維中的1種或至少2種的組合。

4.如權利要求1-3任一項所述的鋰離子電池硅碳復合負極材料，其特征在于，所述氣相沉積溫度優選為300～2000℃，進一步優選為600～1700℃，特別優選為700～1500℃；

優選地，所述氣相沉積壓力為3Mpa以下，進一步優選為2Mpa以下，特別優選為0～1Mpa；

優選地，所述氣相沉積時間為0.2小時以上，進一步優選為0.3～48小時，更優選為0.4～30小時，特別優選為1.5～24小時。

5.一種如權利要求1-4任一項所述鋰離子電池硅碳復合負極材料的制備方法，包括：通過將硅碳有機物前驅體氣相沉積在碳材料基體上，獲得鋰離子電池硅碳復合負極材料。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述碳材料基體優選為炭黑、天然石墨、石墨球、空心碳球、中間相碳微球、碳納米管、石墨烯、碳纖維中的1種或至少2種的組合；

優選地，所述氣相沉積在保護氣氛下進行；

優選地，所述硅碳有機物前驅體包括有機硅烷，特別優選，還包括烴類。

7.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述有機硅烷為烴基硅烷和/或烴基鹵硅烷，進一步優選為烷基硅烷和/或烷基氯硅烷，更優選為C1-C3烷基硅烷和/或C1-C3烷基氯硅烷，特別優選為四甲基硅烷、四乙基硅烷、一甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、三甲基一氯硅烷中的1種或至少2種的組合；

優選地，所述烴類為烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴中的1種或至少2種的組合，進一步優選，為C1-C6烷烴、C2-C6烯烴、C2-C6炔烴中的1種或至少2種的組合，特別優選為甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔、丙炔中的1種或至少2種的組合。

8.如權利要求5-7任一項所述的方法，其特征在于，所述保護氣氛優選為氮氣、氦氣、氬氣、氖氣中的1種或至少2種的組合，特別優選為氮氣、氦氣、氬氣中的1種或至少2種的組合；

優選地，所述硅碳有機物前驅體溶解于溶劑后，進行氣相沉積；優選地，所述溶劑為乙醚、丙酮、四氫呋喃、苯、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺中的1種或至少2種的組合，特別優選為丙酮、苯、甲苯、二甲苯中的1種或至少2種的組合。

9.如權利要求5-8任一項所述的方法，其特征在于，所述氣相沉積溫度為300～2000℃，進一步優選為600～1700℃，特別優選為700～1500℃；

優選地，所述氣相沉積壓力為3Mpa以下，進一步優選為2Mpa以下，特別優選為0～1Mpa。

10.如權利要求5-9任一項所述的方法，其特征在于，所述氣相沉積時間為0.2小時以上，進一步優選為0.3～48小時，更優選為0.4～30小時，特別優選為1.5～24小時；

優選地，所述氣相沉積所用反應設備為固定床、攪拌床、流化床中的1種。