[發(fā)明專利]一種鋰離子電池硅銀復(fù)合負(fù)極材料的制備方法及反應(yīng)釜

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210229409.1
• 申請(qǐng)日: 2012-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN102709537A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方謀;尚玉明;王要武;王樹博;陳敬波;王金海;趙驍;謝曉峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/38
• 分類號(hào): H01M4/38
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工材料制備方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池硅銀復(fù)合負(fù)極材料的制備方法及反應(yīng)釜。

背景技術(shù)

自1991年SONY公司商業(yè)化生產(chǎn)鋰離子電池以來，鋰離子電池已成為便攜式電子設(shè)備不可或缺的部分。同時(shí)，受全球石油儲(chǔ)量和環(huán)境的壓力，近年來世界各國都在競相發(fā)展混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車，以取代傳統(tǒng)的燃油汽車。因此，社會(huì)對(duì)鋰離子電池的需求促進(jìn)了鋰離子電池研究的不斷深入。

目前，商業(yè)化的鋰離子電池采用石墨作為負(fù)極材料，其來源豐富，工作電壓平穩(wěn)，但理論容量僅有372?mAh/g。為提高負(fù)極材料的比容量，作為鋰離子電池負(fù)極材料的Si具有最高的理論比容量（4212?mAh/g），是地殼中儲(chǔ)量僅次于氧的元素。但是，硅的電導(dǎo)率較低，并且在充放電過程中存在高達(dá)300?%的體積膨脹。這導(dǎo)致顆粒的粉化，進(jìn)而與導(dǎo)電劑分離，從集流體上剝離，降低了Si基負(fù)極材料的循環(huán)性能，因此制約了Si基負(fù)極材料的商業(yè)化應(yīng)用。

目前為解決硅負(fù)極材料粉化和電導(dǎo)率差等問題所采取的方法主要為制造一維硅納米線或二維硅納米薄膜，或者是制造多孔材料，這都需要利用大型、昂貴的設(shè)備，并且制作工藝繁雜，難于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池硅銀復(fù)合負(fù)極材料的制備方法及反應(yīng)釜。

一種鋰離子電池硅銀復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下：

（1）前處理：將硅粉顆粒加入到丙酮溶液中，加超聲洗滌20分鐘~40分鐘，然后加入濃度為0.1?mol/L~0.3?mol/L的氫氧化鈉溶液或者是濃度為0.1?mol/L~0.3?mol/L的氫氟酸溶液中，磁力攪拌1小時(shí)，然后抽濾洗滌，直至溶液為中性；

（2）按比例稱取相應(yīng)質(zhì)量的AgNO₃，其中AgNO₃中Ag的質(zhì)量為硅粉顆粒質(zhì)量的25%~50%，溶于0.5?mol/L~2?mol/L的氨水溶液中，磁力攪拌至溶液澄清；

（3）配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~10%的葡萄糖溶液，再加入質(zhì)量為葡萄糖溶液質(zhì)量10%的酒石酸，再加入無水乙醇，加水混合配制成還原溶液，其中加入無水乙醇的體積為還原溶液的體積的10%；

（4）將蒸餾水和氨水配置成母液，母液的濃度為0.5?mol/L~2?mol/L，置于反應(yīng)釜中，把硅粉顆粒加入到母液中控制反應(yīng)釜溫度為0?℃~20?℃，開始機(jī)械攪拌；

（5）將步驟（2）和步驟（3）中所得到的溶液同時(shí)緩慢滴加到步驟（4）中所得到的母液中，滴加完成后，調(diào)節(jié)溶液pH值為9.5~10.5，控制反應(yīng)釜溫度為0?℃~20?℃，繼續(xù)機(jī)械攪拌反應(yīng)1小時(shí)~2小時(shí)；

（6）反應(yīng)結(jié)束后，將步驟（5）中所得到的產(chǎn)物用離心機(jī)離心，取出下層沉淀，加水稀釋，抽濾并洗滌，直至溶液澄清；再將沉淀放入120?℃烘箱中干燥12小時(shí)；

（7）將步驟（6）中所得到的產(chǎn)物在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，在700?℃~800?℃溫度下燒結(jié)，得到一種鋰離子電池硅銀復(fù)合負(fù)極材料。

所述硅粉顆粒的粒徑為30?nm~300?nm。

所述步驟（4）或步驟（5）中攪拌速度為1000?r/min~2000?r/min。

所述步驟（5）中滴加速度為0.5?ml/min~2?ml/min。

所述步驟（6）中離心機(jī)轉(zhuǎn)速為4000?r/min~5000?r/min。

所述步驟（6）中離心時(shí)間為5分鐘~10分鐘。

所述步驟（7）中燒結(jié)時(shí)間為2小時(shí)~5小時(shí)。

一種鋰離子電池硅銀復(fù)合負(fù)極材料的制備方法中所使用的反應(yīng)釜，其特征在于：該反應(yīng)釜包括釜體、密封釜蓋、pH計(jì)、2個(gè)進(jìn)料管、擋板、控溫水浴層和熱電偶；

其中所述釜體上設(shè)置密封釜蓋，釜體外側(cè)設(shè)置一層控溫水浴層，控溫水浴層一側(cè)下部設(shè)置一個(gè)水浴進(jìn)水口，另一側(cè)上部設(shè)置一個(gè)水浴出水口，釜體內(nèi)部設(shè)置一層圓柱形擋板；pH計(jì)和熱電偶分別通過密封釜蓋伸入釜體內(nèi)部，其下端均位于釜體內(nèi)上部；2個(gè)進(jìn)料管分別通過密封釜蓋伸入釜體內(nèi)部，其下端均位于釜體內(nèi)下部；密封釜蓋中部上方設(shè)置1個(gè)電機(jī)，其上連接攪拌桿，攪拌桿通過密封釜蓋中部伸入釜體內(nèi)部，其下端均位于釜體內(nèi)下部，在釜體內(nèi)部攪拌桿上等距均勻設(shè)置3對(duì)攪拌槳。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單，不使用任何復(fù)雜設(shè)備，反應(yīng)都是在常溫常壓下進(jìn)行，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。