[發明專利]一種鋰離子電池硅碳復合負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410425859.7
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN105226241B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 慈立杰;丁顯波;鐘輝;夏進陽;楊杰;茆勝
• 申請（專利權）人: 深圳市國創新能源研究院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/587;H01M10/0525;B82Y30/00
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1.一種鋰離子電池硅碳復合負極材料，包括納米硅、納米碳和基材，其特征在于，所述納米硅占所述負極材料總質量的0.1％～90％；以一層納米硅上疊加一層納米碳作為一個疊層單元，2～10個所述疊層單元疊加形成多層包覆結構包覆在所述基材表面；

其中，所述基材為碳材料A和/或碳材料B，所述碳材料A選自石墨烯、碳納米管和碳纖維中的一種或一種以上，所述碳材料B選自天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、軟碳和硬碳中的一種或一種以上。

2.如權利要求1所述的鋰離子電池硅碳復合負極材料，其特征在于，所述納米硅為顆粒狀或薄膜狀，顆粒狀時粒度為1-500nm，薄膜狀時厚度為0.5-500nm。

3.如權利要求1所述的鋰離子電池硅碳復合負極材料，其特征在于，所述納米碳為薄膜狀，厚度為0.5-500nm。

4.如權利要求1-3任一項所述的鋰離子電池硅碳復合負極材料，其特征在于，所述石墨烯的片層厚度為0.33-50nm。

5.如權利要求1-3任一項所述的鋰離子電池硅碳復合負極材料，其特征在于，所述碳納米管為單壁或多壁，所述碳納米管的直徑為1-500nm。

6.一種鋰離子電池硅碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟：

納米硅的包覆：選擇權利要求1所述基材，通過化學氣相沉積法將權利要求1-3任一項所述納米硅沉積在所述基材表面，得到產品一；

納米碳的包覆：通過化學氣相沉積法將權利要求1-3任一項所述納米碳沉積在所述產品一表面，得到產品二；

多層納米硅和納米碳的包覆：對所述產品二依次重復操作所述納米硅的包覆步驟和所述納米碳的包覆步驟，重復次數為1～9次，使得所述基材被權利要求1所述多層包覆結構包覆，制得粗產品；

分級選擇：將所述粗產品進行粉碎、過篩、分級，得到所述鋰離子電池硅碳復合負極材料。

7.如權利要求6所述的鋰離子電池硅碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述納米硅的包覆步驟具體為，將所述基材放入通有硅源氣體、氫氣和惰性氣體的環境中，在400～800℃中加熱0.5～10小時，得到所述產品一，其中，所述硅源氣體、氫氣和惰性氣體的體積比為0.2～5：1：10～20。

8.如權利要求6或7所述的鋰離子電池硅碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述納米碳的包覆步驟具體為，將所述產品一放入通有碳源氣體、氫氣和惰性氣體的環境中，在500～1000℃中加熱0.5～10小時，得到所述產品二，其中，所述碳源氣體、氫氣和惰性氣體的體積比為0.2～5：1：10～20。

9.如權利要求7所述的鋰離子電池硅碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述硅源氣體選自SiH₄、SiHCl₃、SiH₂Cl₂中的一種或一種以上。

10.如權利要求8所述的鋰離子電池硅碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述碳源氣體選自乙炔、乙烯、甲烷中的一種或一種以上。