[發明專利]一種鋰離子電池納米級硅負極的制備方法

有效

• 申請號: 201710067256.8
• 申請日: 2017-02-06
• 公開（公告）號: CN107046124B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 劉安華;吳鵬飛;蘇智明;胡志明;劉星煜;郭長青
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/38;H01M10/0525;H01M4/60
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

1.一種鋰離子電池納米級硅負極的制備方法，其特征在于其包括以下步驟：

1）通過表面修飾，在硅球表面接枝引發劑，得接枝引發劑的硅球；所述引發劑采用可引發活性自由基聚合的引發劑；

2）將步驟1）得到的接枝引發劑的硅球通過活性自由基聚合接枝可完全熱分解的聚合物作為媒介層；所述可完全熱分解的聚合物選自聚甲基丙烯酸酯類聚合物、聚丙烯酸酯類聚合物、聚苯乙烯類聚合物、聚乙烯類聚合物、聚異戊二烯類聚合物中的一種；所述聚合物的長度是通過控制反應時間調控，進而控制空腔結構的空腔尺寸，所述反應時間為1～24h；

3）在步驟2）所得樣品表層包覆碳包覆層作為碳層的先驅體；

4）將步驟3）所得的樣品經空氣氛中氧化交聯和惰性氣氛下熱解，媒介層完全分解得到硅膨脹的空洞空間，碳層先驅體熱解炭化得到殼層碳，即硅@空洞@碳材料，得鋰離子電池納米級硅負極。

2.如權利要求1所述一種鋰離子電池納米級硅負極的制備方法，其特征在于在步驟3）中，所述在步驟2）所得樣品表層包覆碳包覆層作為碳層的先驅體是采用物理包覆或制備嵌段聚合物的方法在步驟2）所得樣品表層包覆碳包覆層作為碳層的先驅體。

3.如權利要求1所述一種鋰離子電池納米級硅負極的制備方法，其特征在于在步驟3）中，所述碳包覆層采用碳化產率較高的物質，所述碳化產率較高的物質選自蔗糖、纖維素、瀝青、聚丙烯腈、酚醛樹脂、聚氨酯、聚己內酰胺、聚丙烯酰胺、聚多巴胺中的一種。

4.如權利要求1所述一種鋰離子電池納米級硅負極的制備方法，其特征在于在步驟3）中，所述碳包覆層的厚度是通過控制碳化后的硅碳質量比調控，所述硅碳質量比為9︰1～1︰9。

5.如權利要求4所述一種鋰離子電池納米級硅負極的制備方法，其特征在于所述通過控制碳化后的硅碳質量比調控是通過碳化產率、單體轉化率、反應時間調控。

6.如權利要求1所述一種鋰離子電池納米級硅負極的制備方法，其特征在于在步驟4）中，所述氧化交聯的溫度為150～300℃，氧化交聯的時間為0.5～10h，熱解的溫度為600～1200℃，熱解的時間為1～200min。