[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

本發明是關于一種硅碳復合材料及其制備方法、負極片、鋰電池，涉及鋰電池技術領域。主要采用的技術方案為：一種硅碳復合材料的制備方法包括如下步驟：將二氧化硅、碳材料、粘結劑混合、得到混合物；對混合物進行燒結處理，得到前驅體、將前驅體中的二氧化硅還原為單質硅，制得硅碳復合材料。一種硅碳復合材料由上述制備方法制備而成。一種負極片包括上述的硅碳復合材料。一種鋰電池包括上述的負極片。本發明主要用于一種具有良好電極材料性能的硅碳復合材料，用在鋰離子電池的負極片上時，能提高鋰離子電池的性能。

技術領域

本發明涉及一種電池技術領域，特別是涉及一種硅碳復合材料及其制備方法、負極片、鋰電池。

背景技術

隨著新能源電動汽車的快速發展，高能量、高功率密度鋰離子動力電池的需求逐年增加。目前，石墨類材料廣泛運用于鋰離子動力電池的負極；但是，石墨的理論比容量僅有372mAh/g，明顯滿足不了現階段人們對高能量密度電池的需求。

近年來，各種新型的高容量和高倍率負極材料被開發出來，其中，硅材料由于具有高容量、資源豐富、以及與碳材料電位相近等優點，稱為鋰離子電池負極材料的研究熱點。

但是，硅材料在高程度脫/嵌鋰下，存在著嚴重的體積效應(體積膨脹大于400％)，導致硅顆粒破裂粉化，造成負極材料結構坍塌、與導電網格脫離，內阻急劇增加，最終導致負極材料的比容量迅速衰減，使鋰電池的循環性能差。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種硅碳復合材料及其制備方法、負極片、鋰電池，主要目的在于制備一種具有良好電極材料性能的硅碳復合材料，用在鋰離子電池的負極片上時，能提高鋰離子電池的性能。

為達到上述目的，本發明主要提供如下技術方案：

一方面，本發明的實施例提供一種硅碳復合材料的制備方法，其中，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。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

優選地，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％。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，所述設定壓力為2-30MPa；和/或所述設定形狀為片狀。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，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。