[發明專利]一種鋰離子電池硅基復合負極材料、制備方法及電池

有效

• 申請號: 201310703654.6
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN103682287A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 岳敏;何鵬;李勝;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: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種鋰離子電池硅基復合負極材料，為內嵌復合核-殼結構，內核為納米硅顆粒內嵌于空心化石墨的內層空隙形成的結構，外殼為非石墨碳材料。

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池硅基復合負極材料，其特征在于，所述空隙為狹縫或由所述狹縫衍生形成的多邊形孔；

優選地，所述鋰離子電池硅基復合負極材料含納米硅1～50%（重量），石墨30～90%（重量），非石墨碳材料5～40%（重量）。

3.一種制備如權利要求1或2所述的鋰離子電池硅基復合負極材料的方法，包括：

（1）將石墨類材料進行機械加工，得到空心化石墨；

（2）將納米硅、分散劑和空心化石墨在有機溶劑中混合干燥處理，得到第一前驅體；

（3）對第一前驅體進行機械融合處理，然后進行碳源包覆處理，得到第二前驅體；

（4）對第二前驅體進行各向同性加壓處理，得到塊狀或圓柱狀的第三前驅體；

（5）將第三前驅體進行高溫燒結，得到所述硅基復合負極材料。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟（5）后進行：

（6）將步驟（5）得到的復合負極材料破碎、粉碎、篩分并除磁，得到中值粒徑為5.0～45.0μm、優選10.0～35.0μm、更優選13.0～25.0μm的硅基復合負極材料。

5.根據權利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述步驟（1）中機械加工包括：將石墨類材料粉碎、除磁、篩分得到中值粒徑為5.0～25.0μm的石墨顆粒，然后進行機械研磨得到中值粒徑為1.0～10.0μm空心化石墨；

優選地，所述石墨類材料為天然晶質石墨、天然隱晶質石墨、天然結晶脈狀石墨、人造石墨和導電石墨中的1種或至少2種的組合；

優選地，所述石墨類材料的形狀為片狀、類球形塊狀和球形中的1種或至少2種的組合；

優選地，所述粉碎為球磨粉碎、機械粉碎、氣流粉碎、高壓粉磨粉碎和旋轉式高速粉碎中的1種或至少2種的組合；

優選地，所述機械研磨為干法研磨或濕法研磨，進一步優選為濕法研磨；

更優選地，所述濕法研磨采用高速攪拌磨、球磨機、管磨機、錐磨機、棒磨機和砂磨機中的任意一種；

優選地，所述機械研磨的介質為銅、鋅、銀、錫、釩、鉻、鎢、銅合金、鋁合金、鋅合金、鐵碳合金、鎂合金、鋰合金、氧化硼、氧化硅、氧化鋯、氧化鋁、碳酸鈣、氧化鎂、二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、三氧化二鐵、四氧化三鐵、碳化鎢、碳化鈦、氮化鈦、碳化硅、氮化硅、碳氮化鈦和碳氮化鎢中的1種或至少2種的組合；

優選地，所述機械研磨的介質尺寸為0.01～10mm，進一步優選為0.03～8.0mm，特別優選為0.05～5.0mm；

優選地，所述濕法研磨所用溶劑為水和/或有機溶劑；

更優選地，所述有機溶劑為四氫呋喃、酰胺、醇和酮中的1種或至少2種的組合，進一步優選為四氫呋喃、二甲基乙酰胺、C1-C6醇和C3-C8酮中的1種或至少2種的組合，所述C1-C6醇為甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、異丙醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇、正丁醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、正戊醇和2-己醇中的1種或至少2種的組合，所述C3-C8酮為丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、N-甲基吡咯烷酮、乙基丙基甲酮、甲基丁基甲酮、乙基正丁基甲酮、甲基戊基甲酮和甲基己基酮中的1種或至少2種的組合。