[發(fā)明專利]一種硅碳負極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710270679.X
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107069016B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毛方會;楊玉潔
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東燭光新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/62;H01M4/1395
• 代理公司: 北京卓恒知識產(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)明屬于儲能研究領(lǐng)域，特別涉及一種硅碳負極材料，所述硅碳負極材料包括核結(jié)構(gòu)和殼結(jié)構(gòu)，所述核結(jié)構(gòu)具有由納米一次顆粒均勻分散于導(dǎo)電劑后緊密堆積而成的二次顆粒結(jié)構(gòu)，所述納米一次顆粒包括納米硅基顆粒；并且所述納米硅基顆粒之間、所述導(dǎo)電劑之間以及所述納米硅基顆粒與所述導(dǎo)電劑之間均分布有導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，且所述導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)與所述納米硅基顆粒及所述導(dǎo)電劑緊密連接,從而確保該硅碳負極材料具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硅碳負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，自其誕生以來，便給儲能領(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)備和電動汽車中。然而隨著人們生活水平的提高，更高的用戶體驗對鋰離子電池提出了更高的要求：質(zhì)量更輕、使用時間更長等；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，更高比容量的負極材料的開發(fā)迫在眉睫。作為鋰離子電池負極材料，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、價格較便宜、環(huán)境友好等優(yōu)勢，因此是新一代高容量負極材料的最優(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，以提高硅基材料整體顆粒的導(dǎo)電性能，同時解決材料充放電過程中硅基材料機械粉碎等問題。

然而納米結(jié)構(gòu)的硅基顆粒極易團聚，分散難度大；而常用的導(dǎo)電劑材料，通常尺寸均較小(納米級)，且比表面積較大，分散難度更大。但時，要最大化導(dǎo)電劑的導(dǎo)電效果以及制備性能更加優(yōu)良的硅基二次顆粒材料，必須確保納米硅基顆粒與導(dǎo)電劑均勻分散。同時，納米結(jié)構(gòu)硅基材料與導(dǎo)電劑之間的粘接力較弱，在體積膨脹過程中很容易導(dǎo)致兩者之間斷開，從而影響硅碳材料的電化學(xué)性能。

有鑒于此，確有必要提出一種硅碳負極材料及其制備方法，其能夠?qū)煞N分散難度均較大的材料(納米硅基顆粒、導(dǎo)電劑)均勻分散，同時確保兩者之間緊密連接在一起，從而制備得到性能優(yōu)良的硅碳負極材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種硅碳負極材料，其能夠?qū)煞N分散難度均較大的材料(納米硅基顆粒、導(dǎo)電劑)均勻分散，同時確保兩者之間緊密連接在一起，從而制備得到性能優(yōu)良的硅碳負極材料，從而確保該硅碳負極材料具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種硅碳負極材料，所述硅碳負極材料為一次顆粒緊密堆積得到的二次顆粒結(jié)構(gòu)，所述二次顆粒中包含一次顆粒和導(dǎo)電劑組分，所述一次顆粒包括有納米硅基顆粒；所述納米硅基顆粒之間、所述導(dǎo)電劑之間以及所述納米硅基顆粒與所述導(dǎo)電劑之間分布有導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，且所述導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)與所述納米硅基顆粒及所述導(dǎo)電劑組分之間緊密連接。

作為本發(fā)明硅碳負極材料的一種改進，所述導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)由高分子材料碳化得到；所述高分子材料在碳化之前，均勻的分布于所述納米硅基顆粒及所述導(dǎo)電劑之間，并將所述納米硅基顆粒之間、所述導(dǎo)電劑之間以及所述納米硅基顆粒與所述導(dǎo)電劑之間緊密粘接在一起。

作為本發(fā)明硅碳負極材料的一種改進，所述高分子由高分子單體原位聚合而得到。