[發(fā)明專利]硅碳負(fù)極材料及其制備方法

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• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107134567A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 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

1.一種硅碳負(fù)極材料，包括核結(jié)構(gòu)和殼結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述核結(jié)構(gòu)為二次顆粒結(jié)構(gòu)，且其中包括具有多孔結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)以及填充于所述主導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的孔結(jié)構(gòu)中的納米一次顆粒；所述主導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)與所述納米一次顆粒之間分布有輔導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，所述輔導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)將所述主導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)與所述納米一次顆粒緊密連接在一起。

2.一種權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述主導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)為多孔無定型碳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、多孔硬碳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、開口石墨烯結(jié)構(gòu)、開口膨脹石墨結(jié)構(gòu)、蠕蟲狀石墨烯結(jié)構(gòu)中的至少一種；所述一次顆粒包含有納米硅基負(fù)極顆粒；所述輔導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)由高分子材料碳化得到。

3.一種權(quán)利要求2所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述納米硅基負(fù)極顆粒為納米硅顆粒或/和納米硅氧化物顆粒；所述高分子材料由高分子單體原位聚合而得到。

4.一種權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料，其特征在于，所述輔導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中，還包括導(dǎo)電炭黑、超級導(dǎo)電碳、科琴黑、碳納米管、石墨烯、乙炔黑中的至少一種；所述一次顆粒還包括非納米硅基負(fù)極顆粒；所述非納米硅基負(fù)極顆粒為天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、軟碳、硬碳、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳、碳酸鋰、錫基負(fù)極材料、過渡金屬氮化物、錫基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金中的至少一種。

5.一種權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，主要包括如下步驟：

步驟1，前驅(qū)體制備：將一次顆粒、聚合物單體混合后捏合，得到聚合物單體均勻的分散于納米一次顆粒表面的前驅(qū)體；

步驟2，主導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)制備：制備得到具有多孔結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)待用；

步驟3，填充：將步驟1制得的前驅(qū)體填充進(jìn)入主導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中；

步驟4，聚合反應(yīng)：將步驟3的產(chǎn)物，置于引發(fā)劑存在的環(huán)境中，促使分散于一次顆粒表面的高分子單體聚合，得到高分子聚合物；

步驟5，將步驟4的產(chǎn)物進(jìn)行包覆、碳化即得到成品硅碳負(fù)極材料。

6.一種權(quán)利要求5所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，步驟1所述聚合物單體包括丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-丙烯酰嗎啉、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、正丙烯酸己酯、2-丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸十二酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇丙烯酸酯、雙-三羥基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三(2-羥乙基)異氰脲酸三丙烯酸酯三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一種；步驟4所述引發(fā)劑包括異丙苯過氧化氫、特丁基過氧化氫、過氧化二異丙苯、過氧化二特丁基、過氧化二苯甲酰、過氧化十二酰、過氧化苯甲酸特丁酯、過氧化特戊酸特丁酯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)己酯中的至少一種。

7.一種權(quán)利要求5所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，步驟1所述納米一次顆粒中包含有納米硅基顆粒；所述納米一次顆粒中還包括非納米硅基負(fù)極顆粒；捏合反應(yīng)時還加入有高分子聚合物、碳源組分、導(dǎo)電劑組分、溶劑組分。

8.一種權(quán)利要求5所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，步驟1所述捏合過程為：將納米一次顆粒、硅烷偶聯(lián)劑、聚合物單體、溶劑1捏合，得到混合物1；將導(dǎo)電劑組分、表面活性劑、溶劑2捏合，得到混合物2；再將混合物1與混合物2共混，分散均勻得到前驅(qū)體漿料。