[發(fā)明專利]一種硅碳負(fù)極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710270674.7
• 申請(qǐng)日: 2017-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN107086305B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛方會(huì);楊玉潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東燭光新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62
• 代理公司: 北京卓恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 陳益思

本發(fā)明屬于儲(chǔ)能研究領(lǐng)域，特別涉及一種硅碳負(fù)極材料，包括核結(jié)構(gòu)和殼結(jié)構(gòu)，所述核結(jié)構(gòu)與所述殼結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有過渡層；所述過渡層與所述核結(jié)構(gòu)表面緊密連接；所述過渡層與所述殼結(jié)構(gòu)內(nèi)表面緊密連接。核結(jié)構(gòu)與殼結(jié)構(gòu)之間，通過過渡層緊密的連接在一起，從而確保硅碳負(fù)極材料在整個(gè)循環(huán)過程中核結(jié)構(gòu)與殼結(jié)構(gòu)都緊密的連接在一起，最終獲得電化學(xué)性能優(yōu)良的硅碳負(fù)極材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲(chǔ)能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硅碳負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池以其比能量大、工作電壓高、自放電率小、體積小、重量輕等優(yōu)勢(shì)，自其誕生以來，便給儲(chǔ)能領(lǐng)域帶來了革命性的變化，被廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽車中。然而隨著人們生活水平的提高，更高的用戶體驗(yàn)對(duì)鋰離子電池提出了更高的要求：質(zhì)量更輕、使用時(shí)間更長等；為了解決上述問題必須尋找新的性能更加優(yōu)異的電極材料。

目前商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料主要為石墨，但因其理論容量僅為372mAh·g^-1，已不能滿足用戶的迫切需求；因此，更高比容量的負(fù)極材料的開發(fā)迫在眉睫。作為鋰離子電池負(fù)極材料，硅材料一直備受關(guān)注。其理論容量為4200mAh·g^-1，是已商業(yè)化的石墨容量的10倍以上，且具有低的嵌鋰電位、低原子重量、高能量密度、價(jià)格較便宜、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，因此是新一代高容量負(fù)極材料的最優(yōu)選擇之一。

但是由于硅材料本身導(dǎo)電性能差、且充放電過程中體積膨脹大而容易造成材料結(jié)構(gòu)破壞和機(jī)械粉碎，導(dǎo)致其循環(huán)性能衰減快，限制了其更廣泛的應(yīng)用。為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)主要有硅顆粒納米化、向硅基材料顆粒中加入具有優(yōu)良導(dǎo)電性能的導(dǎo)電材料等等，用于提高硅基材料整體顆粒的導(dǎo)電性能；之后再進(jìn)行表面包覆，提高材料的穩(wěn)定性，同時(shí)解決材料充放電過程中硅基材料機(jī)械粉碎等問題。

然而由于表面包覆層和內(nèi)層之間，材料性能差別較大，因此很難形成結(jié)合完美的包覆層結(jié)構(gòu)，從而使得包覆層與內(nèi)層之間結(jié)合力較差，影響硅碳負(fù)極材料的性能。

有鑒于此，確有必要提出一種硅碳負(fù)極材料及其制備方法，其能夠改善包覆層與內(nèi)層(核結(jié)構(gòu))之間的結(jié)合力，從而制備得到性能優(yōu)良的硅碳負(fù)極材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種硅碳負(fù)極材料，包括核結(jié)構(gòu)和殼結(jié)構(gòu)，所述核結(jié)構(gòu)與所述殼結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有過渡層；所述過渡層與所述核結(jié)構(gòu)表面緊密連接；所述過渡層與所述殼結(jié)構(gòu)內(nèi)表面緊密連接。核結(jié)構(gòu)與殼結(jié)構(gòu)之間，通過過渡層緊密的連接在一起，從而確保硅碳負(fù)極材料在整個(gè)循環(huán)過程中核結(jié)構(gòu)與殼結(jié)構(gòu)都緊密的連接在一起，最終獲得電化學(xué)性能優(yōu)良的硅碳負(fù)極材料。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種硅碳負(fù)極材料，包括核結(jié)構(gòu)和殼結(jié)構(gòu)，所述核結(jié)構(gòu)與所述殼結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有過渡層；所述過渡層與所述核結(jié)構(gòu)表面緊密連接；所述過渡層與所述殼結(jié)構(gòu)內(nèi)表面緊密連接；所述過渡層具有多孔碳材料結(jié)構(gòu)，為離子導(dǎo)通體。

作為本發(fā)明硅碳負(fù)極材料的一種改進(jìn)，所述核結(jié)構(gòu)表層帶有官能團(tuán)，即核結(jié)構(gòu)表層經(jīng)過改性，官能團(tuán)為急性官能團(tuán)，包括烷烴、烯烴、醚類、硝基化合物、二甲胺、脂類、酮類、醛類、硫醇、胺類、酰胺、醇類、酚類、羧酸類中的至少一種。

作為本發(fā)明硅碳負(fù)極材料的一種改進(jìn)，所述過渡層與所述核結(jié)構(gòu)表層所帶官能團(tuán)之間存在強(qiáng)相互作用；所述過渡層與所述殼結(jié)構(gòu)內(nèi)層之間有機(jī)結(jié)合在一起。

作為本發(fā)明硅碳負(fù)極材料的一種改進(jìn)，所述核結(jié)構(gòu)為一次顆粒結(jié)構(gòu)或二次顆粒結(jié)構(gòu)；所述核結(jié)構(gòu)中含有硅基組分。