[發(fā)明專利]一種鋰離子電池納米硅基復(fù)合纖維負(fù)極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710799031.1
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN109473633B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉仁虎;余德馨;胡博
• 申請（專利權(quán)）人: 上海杉杉科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 王衛(wèi)彬

1.一種鋰離子電池納米硅基復(fù)合纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：包括如下制備步驟：

(1)、原料混合：將納米硅基活性物顆粒與導(dǎo)電聚合物混合均勻形成混合物H1；

(2)、制備紡絲液：將聚合物攪拌溶解在有機(jī)溶劑中并脫泡處理配制成均一的紡絲液H2；

(3)、制備混合紡絲液：將混合物H1攪拌分散在紡絲液H2中，得到均一的混合紡絲液H3；

(4)、靜電紡絲：將混合紡絲液H3裝入到注射器中，在高壓靜電場下進(jìn)行靜電紡絲，紡絲液細(xì)流在空氣中固化成型，然后低溫真空干燥，即得到鋰離子電池納米硅基復(fù)合纖維負(fù)極材料；

所述鋰離子電池納米硅基復(fù)合纖維負(fù)極材料包括納米纖維基體及均勻分散在納米纖維基體中的所述納米硅基活性物顆粒和所述導(dǎo)電聚合物；所述納米纖維基體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-97％，所述納米硅基活性物顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-70％，所述導(dǎo)電聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-25％；

所述納米纖維基體采用將所述聚合物溶解在所述有機(jī)溶劑中形成的所述紡絲液H2靜電紡絲得到；所述的聚合物為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚偏氟乙烯中的一種或多種；且所述紡絲液H2中所述聚合物的濃度為5wt％-20wt％；

所述納米硅基活性物顆粒為含硅的化合物或者復(fù)合物中的至少一種；

所述導(dǎo)電聚合物為聚苯胺、聚對苯撐、聚吡咯或聚噻吩或所述聚苯胺、聚對苯撐、聚吡咯、聚噻吩的衍生物中的一種或多種；所述導(dǎo)電聚合物的狀態(tài)為固相納米顆粒或液相溶液。

2.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池納米硅基復(fù)合纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述的含硅的化合物或者復(fù)合物為Si、SiOx、Si-M合金、Si/C、SiO_x/C、Si-M/C中的至少一種，其中M為金屬或金屬氧化物，0≤x≤2，C為有機(jī)碳、無機(jī)碳、石墨、石墨烯、碳納米管或碳纖維。

3.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池納米硅基復(fù)合纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述納米硅基活性物顆粒直徑在10-500nm。

4.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池納米硅基復(fù)合纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述納米纖維基體的直徑在100-1000nm。

5.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池納米硅基復(fù)合纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：1000≤所述導(dǎo)電聚合物數(shù)均分子量≤30萬。

6.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池納米硅基復(fù)合纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述有機(jī)溶劑為乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或二甲基亞砜中的至少一種。

7.如權(quán)利要求2所述的鋰離子電池納米硅基復(fù)合纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述的金屬或金屬氧化物M為Li、Li₂O、Co、CoO、Fe、Fe₂O₃、Mg、MgO、Sn、SnO、Ti、TiO₂、Ag、AgO或Cr。

8.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池納米硅基復(fù)合纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述靜電紡絲的電場電壓為12-30kV；紡絲液流速量為0.5-1.5mL/h；紡絲距離為8-30cm；紡絲環(huán)境的溫度為25-30℃；空氣濕度為25-45％。

9.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池納米硅基復(fù)合纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述原料混合中納米硅基活性物顆粒與導(dǎo)電聚合物采用固相混合或固液相混合的任一種方式混合，當(dāng)固相混合時(shí)，采用球磨或機(jī)械攪拌混合，當(dāng)固液相混合時(shí)采用離心、超聲混合。