[發明專利]一種鋰離子電池用硅碳復合負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310359739.7
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103474667A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 岳敏;鄭德立;李勝;何鵬;任建國;黃友元
• 申請（專利權）人: 深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/1393;H01M4/1395;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種硅碳復合負極材料，由內至外依次包括納米硅/石墨顆粒、第一碳包覆層和有機裂解碳層；其中，所述納米硅/石墨顆粒是以石墨為體積膨脹緩沖基底的內核，包覆納米硅顆粒層，形成球狀或類球狀的復合顆粒；所述第一碳包覆層為碳納米管和/或無定形碳，所述碳納米管和/或無定形碳穿插于納米硅顆粒間隙形成的空隙網絡中和/或包覆在納米硅顆粒層外，使納米硅被緊密地包裹于碳納米管之間和/或碳納米管與石墨基底之間，同時有效提升材料離子傳導率；所述有機裂解碳層為所述硅碳復合負極材料的最外包覆層。

2.如權利要求1所述的硅碳復合負極材料，其特征在于，所述硅碳復合負極材料由內至外依次由納米硅/石墨顆粒、第一碳包覆層和有機裂解碳層組成；其中，所述納米硅/石墨顆粒是以石墨為體積膨脹緩沖基底的內核，包覆納米硅顆粒層，形成球狀或類球狀的復合顆粒；所述第一碳包覆層為碳納米管和/或無定形碳，所述碳納米管和/或無定形碳穿插于納米硅顆粒間隙形成的空隙網絡中和/或包覆在納米硅顆粒層外，使納米硅被緊密地包裹于碳納米管之間和/或碳納米管與石墨基底之間，同時有效提升材料離子傳導率；所述有機裂解碳層為所述硅碳復合負極材料的最外包覆層。

3.如權利要求1或2所述的硅碳復合負極材料，其特征在于，所述納米硅包覆層的厚度為100～850nm，進一步優選為150～820nm，特別優選為200～800nm；

優選地，所述納米硅顆粒的粒度為500nm以下，進一步優選為20～500nm，特別優選為70～500nm；

優選地，所述納米硅顆粒與石墨的質量比為6∶100～30∶100，特別優選為8∶100～25∶100；

優選地，所述納米硅/石墨顆粒與第一碳包覆層的質量比為98∶2～85∶15，進一步優選為96∶4～88∶12，特別優選為95∶5～89∶11；

優選地，所述第一碳包覆層的厚度為80～2000nm，進一步優選為200～1000nm，特別優選為300～600nm；

優選地，所述硅碳復合負極材料的粒徑為1～60μm，進一步優選為3～55μm，特別優選為5～45μm。

4.一種權利要求1-3任一項所述的硅碳復合負極材料的制備方法，包括：以石墨為內核，通過噴霧造粒技術將納米硅均勻分散于石墨基體表面，得到納米硅/石墨顆粒，然后進行化學氣相沉積包覆碳納米管和/或無定形碳，再通過液相包覆法進行有機裂解碳二次包覆。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

（1）將納米硅和石墨混合得到核殼結構的納米硅/石墨顆粒；

（2）將步驟（1）得到的納米硅/石墨顆粒與催化劑前驅體混合，然后采用化學氣相沉積法包覆有機碳源，得到碳納米管和/或無定形碳包覆的硅/石墨材料；

（3）將步驟（2）得到的碳納米管和/或無定形碳包覆的硅/石墨材料進行液相包覆有機碳源，得到硅碳復合負極材料。