[發明專利]一種鋰離子電池納米炭硅復合負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310149926.2
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103199227A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 王瑨;王增竹;廖小東;蔣正偉
• 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

1.一種鋰離子電池納米炭硅復合負極材料，其特征在于：所述的納米炭硅復合負極材料是粒徑為20-50nm的納米顆粒；硅部分為由一氧化硅制備而成的硅與二氧化硅的復合結構；炭部分為由兩親性炭材料制備而成；所述的炭部分包覆于硅部分表面，形成炭、二氧化硅和硅的三重復合結構；所述的兩親性炭材料與一氧化硅的質量比為20:1-5:1。

2.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池納米炭硅復合負極材料，其特征在于：所述的兩親性炭材料為煤瀝青基兩親性炭材料、石油瀝青基兩親性炭材料、中間相瀝青基兩親性炭材料、石油焦基兩親性炭材料、針狀焦基兩親性炭材料和瀝青焦基兩親性炭材料中的一種或多種的任意比例混合物。

3.根據權利要求1或2所述的一種鋰離子電池納米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、將兩親性炭材料加入到去離子水中，配制成兩親性炭材料溶液，然后調節兩親性炭材料溶液為堿性，得到堿性兩親性炭材料溶液；

B、按兩親性炭材料與一氧化硅的質量比20:1-5:1稱取一氧化硅粉末，將一氧化硅粉末加入至步驟A中得到的堿性兩親性炭材料溶液中，在轉速為800-1500r/min的攪拌情況下分散0.5-5h，得到混合液；

C、在攪拌的情況下，滴加酸調節步驟B得到的混合液的pH值，使得該混合液的pH值低于6，停止攪拌，靜置1-10h，液體分層，上層含酸性水溶液，下層含兩親性炭材料與一氧化硅混合物微粒；

D、將步驟C得到的上層與下層分離，并使用去離子水清洗下層得到的兩親性炭材料與一氧化硅混合物微粒；

E、將經過步驟D分離得到的兩親性炭材料與一氧化硅混合物微粒噴霧干燥，得到黑灰色粉末；

F、在加熱爐中在惰性氣氛下將黑灰色粉末以0.5-5℃/min的升溫速率升至800-1300℃進行熱處理0.5-2h，一氧化硅發生歧化反應，得到二氧化硅和硅的復合物，然后自然冷卻至室溫，獲得納米顆粒，即鋰離子電池納米炭硅復合負極材料。

4.根據權利要求3所述的一種鋰離子電池納米炭硅復合負極材料的制備方法，其特征在于：在步驟A中，所述的兩親性炭材料溶液的質量濃度為5-10%。

5.根據權利要求3所述的一種鋰離子電池納米炭硅復合負極材料的制備方法，其特征在于：在步驟A中，所述的調節兩親性炭材料溶液為堿性具體為用水溶性堿調節pH值為10-14。

6.根據權利要求3所述的一種鋰離子電池納米炭硅復合負極材料的制備方法，其特征在于：在步驟C中，所述的攪拌的轉速為800-1500r/min。

7.根據權利要求3所述的一種鋰離子電池納米炭硅復合負極材料的制備方法，其特征在于：在步驟C中，所述的酸為硫酸、鹽酸、硝酸、醋酸、檸檬酸、甲酸或者磷酸。

8.根據權利要求3所述的一種鋰離子電池納米炭硅復合負極材料的制備方法，其特征在于：在步驟F中，所述的惰性氣氛為氮氣、氦氣與氫氣的混合氣、氬氣與氫氣的混合氣或者氬氣與氫的混合氣。

9.根據權利要求3所述的一種鋰離子電池納米炭硅復合負極材料的制備方法，其特征在于：在步驟F中，所述的熱處理使用管式爐、箱式爐或者回轉爐。