[發明專利]一種用于制備鋰離子電池的炭硅復合負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210178277.4
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102709532A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 王瑨;謝皎;胡蘊成;梁孜
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙麗

1.一種用于制備鋰離子電池的炭硅復合負極材料，其特征在于：所述的復合負極材料的炭源為兩親性炭材料，硅源為粒徑3～10nm的晶體硅；所述的炭硅復合負極材料為具有炭為殼、硅為核的核殼結構，且粒徑為30～50nm，球形度為50～80%的硬炭微球；所述的炭硅復合負極材料比容量為503～1028mAh/g，循環100次容量保持率≥85%。

2.根據權利要求1一種用于制備鋰離子電池的炭硅復合負極材料，其特征在于：所述的本發明所述的硅源質量為炭硅復合負極材料總質量的3～35%。

3.根據權利要求1一種用于制備鋰離子電池的炭硅復合負極材料，其特征在于：所述的兩親性炭材料為煤瀝青基、石油瀝青基、中間相瀝青基、石油焦基、針狀焦基和瀝青焦基兩親性炭材料中的一種或者任意比例的多種。

4.根據權利要求1所述的一種用于制備鋰離子電池的炭硅復合負極材料的制備方法，其特征在于：包括以下工藝步驟：

A、將一種或任意比例的多種兩親性炭材料加入到去離子水中，并用水溶性堿調節溶液的pH值為10～14，制成兩親性炭材料溶液；

B、按晶體硅與兩親性炭材料溶液的質量比為1:100～1000稱取粒徑為3～10nm的晶體硅粉末，加入到兩親性炭材料溶液中攪拌，得到炭硅混合液；

C、按炭硅混合液與有機溶劑體積比為1:20～200取有機溶劑，在攪拌下，將混合液加入到有機溶劑中，5～30min后停止攪拌，靜置，得到分層的混合物，上層液體為有機溶劑與水的共溶物，下層液體含兩親性炭材料/硅復合材料；

D、將步驟C得到的分層的混合物的上層液體與下層液體分離；

E、將下層液體的有機溶劑蒸干，得到黑灰色粉末，即為兩親性炭材料/硅復合材料；

F、在惰性氣氛下將步驟E制得的兩親性炭材料/硅復合材料進行炭化處理，然后自然冷卻至室溫，獲得用于制備鋰離子電池的炭硅復合負極材料。

5.根據權利要求4所述的一種用于制備鋰離子電池的炭硅復合負極材料的制備方法，其特征在于：在步驟A中所述兩親性炭材料溶液的質量百分比濃度為5～10%。

6.根據權利要求4所述的一種用于制備鋰離子電池的炭硅復合負極材料的制備方法，其特征在于：在步驟B中所述的攪拌為攪拌30～180min。

7.根據權利要求4所述的一種用于制備鋰離子電池的炭硅復合負極材料的制備方法，其特征在于：在步驟C中所述的攪拌速度為300～1500r/min。

8.根據權利要求4所述的一種用于制備鋰離子電池的炭硅復合負極材料的制備方法，其特征在于：在步驟C中所述的有機溶劑為乙醇、丙酮或者甲醇。

9.根據權利要求4所述的一種用于制備鋰離子電池的炭硅復合負極材料的制備方法，其特征在于：在步驟E中所述的將下層液體的有機溶劑蒸干是指在50～70℃下將下層液體的有機溶劑蒸干。

10.根據權利要求4所述的一種用于制備鋰離子電池的炭硅復合負極材料的制備方法，其特征在于：在步驟F中所述的炭化處理為以1～10℃/min的升溫速率升至900～1400℃進行炭化處理20～60min。