[發明專利]一種鋰離子電池負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810021428.2
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108565408A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 向勇;稅烺;張曉琨
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

1.一種鋰離子電池負極材料，其特征在于：

微觀結構為碳-硅-碳三層包覆結構，最里面一層為石墨碳，用于提供硅在嵌入/脫嵌鋰離子過程中的體積膨脹空間；中間一層為非晶態硅，作為負極用于接受從正極遷移過來的鋰離子，實現儲能；最外一層為熱解碳或PECVD沉積碳，用于提供穩定的骨架結構，以保證硅在膨脹和縮小的過程中負極整體的穩定性，從微觀上防止粉化和脫落等現象的發生。

2.如權利要求1所述鋰離子電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將作為碳源的石墨與作為硅源的非晶態硅按照1:1-1:5的比例配好后，制成納米級的混合微粒；

隨后將混合微粒加入分散劑溶于有機溶劑并均勻混合，然后將其干燥，再將干燥后的混合物燒結，得到非晶態硅包覆的石墨微粒；

步驟2、將步驟1所得石墨微粒通過攪拌均勻混入瀝青溶液中，然后在真空環境下加熱至70-100℃使其完全干燥，從而得到固態相的碳-硅-碳包覆的前驅體；

步驟3、將步驟2所得前驅體在200-300℃下加保溫，然后在氬氣保護下加熱至熱解，熱解后的產物粉碎為幾微米至幾十微米粒徑的顆粒，即得到目標產物非晶態碳-非晶態硅-石墨碳三層三維球形結構負極材料。

3.如權利要求1所述鋰離子電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將作為內層碳源的石墨制成納米級的均勻微顆粒；

步驟2、運用PECVD方法以硅烷為硅源在步驟1所得微顆粒外層沉積非晶態硅層；

步驟3、運用PECVD方法以甲烷和氫氣為碳源再在步驟2所得微顆粒的非晶態硅層外沉積最外層碳，最終制得幾微米至幾十微米粒徑的非晶態碳-非晶態硅-石墨碳三層三維球形結構負極材料。