[發明專利]一種硅碳復合材料及其制備方法、負極片、鋰電池

在審

• 申請號: 201711283891.6
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108110233A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 賴冠全;詹世英;馬美品;李海軍;蔡惠群
• 申請（專利權）人: 銀隆新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/133;H01M4/134
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 蘇慶

1.一種硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

將二氧化硅、碳材料、粘結劑混合，得到混合物；

對所述混合物進行燒結處理，得到前驅體；

將所述前驅體中的二氧化硅還原為單質硅，制得硅碳復合材料。

2.根據權利要求1所述的硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，在所述混合物中：所述二氧化硅的質量百分比為8％-80％、所述碳材料的質量百分比為18％-90％、所述粘結劑的質量百分比為2％-5％。

3.根據權利要求1或2所述的硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，

所述碳材料選用人造石墨、天然石墨、硬碳、軟碳中的任一種或幾種的混合物；和/或

所述粘結劑選用聚乙烯醇縮丁醛。

4.根據權利要求1所述的硅碳復合材料的制備方法，其特征在于，在對所述混合物進行燒結處理的步驟之前，還包括：

在設定壓力下，對所述混合物進行模壓成型，使所述混合物呈設定形狀。

5.根據權利要求4所述的碳硅復合材料的制備方法，其特征在于，所述設定壓力為2-30MPa；和/或所述設定形狀為片狀。

6.根據權利要求1所述的碳硅復合材料的制備方法，其特征在于，對所述混合物進行燒結處理的步驟，具體為：

在惰性氣體保護下，對所述混合物進行燒結處理；其中，燒結溫度為600-1000℃、燒結時間為2-20h。

7.根據權利要求1-6任一項所述的碳硅復合材料的制備方法，其特征在于，利用電化學還原法將所述前驅體中的二氧化硅還原為單質硅，得到硅碳復合材料。

8.根據權利要求7所述的碳硅復合材料的制備方法，其特征在于，利用電化學還原法將所述前驅體中的二氧化硅還原為單質硅，得到硅碳復合材料的步驟，包括：

在電解設備中，將所述前驅體作為陰極、石墨棒作為陽極、熔融鹽作為電解質，在惰性氣體的保護下進行電解反應；

對陰極電解產物進行清洗、干燥處理后，得到硅碳復合材料。

9.根據權利要求8所述的碳硅復合材料的制備方法，其特征在于，在所述電解反應步驟中，電解溫度為300-1300℃、電解電壓為1.4-3.2V、電解時間為2-72h。

10.根據權利要求8所述的碳硅復合材料的制備方法，其特征在于，所述熔融鹽為氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉中的任一種或幾種的混合熔鹽。

11.根據權利要求8所述的碳硅復合材料的制備方法，其特征在于，對陰極電解產物進行清洗、干燥處理的步驟，包括：

采用去離子水對所述陰極電解產物進行第一次清洗；

采用酸對所述陰極電解產物進行第二次清洗；

采用去離子水對酸洗后的陰極電解產物進行第三次清洗；

將第三次清洗后的陰極電解產物放置在空氣中，在設定溫度下干燥，得到硅碳復合材料。

12.根據權利要求11所述的碳硅復合材料的制備方法，其特征在于，所述酸選用質量分數為10-40％的鹽酸；和/或

所述設定溫度為80-150℃。

13.一種碳硅復合材料，其特征在于，所述碳硅復合材料由權利要求1-12任一項所述的碳硅復合材料的制備方法制備而成。

14.一種負極片，其特征在于，所述負極片包括權利要求13所述的碳硅復合材料。

15.一種鋰電池，其特征在于，所述鋰電池包括權利要求14所述的負極片。