[發明專利]一種硅碳復合負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810082104.X
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108365191A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 程志
• 申請（專利權）人: 山西長征動力科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/38;H01M10/0525
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙) 11210
• 代理人: 王珂

本發明涉及一種硅碳復合負極材料的制備方法，包括以下步驟：S1在去離子水中加入1?20wt%的水溶性高分子粘結劑進行攪拌分散成膠液，分散時間為1?5h；S2在膠液中加入5?50wt%的硅粉和0.1?10wt%的水溶性高分子分散劑進行攪拌分散，分散時間為5?24h；S3將步驟S2中分散后的溶液進行噴霧干燥，將干燥后的固體升溫至100?300℃，恒溫0.5?5h，再升溫至500?1500℃，高溫碳化2?10h后得到硅碳復合材料。該制備方法制得的負極材料可有效抑制硅充放電過程中的體積變化，提升了電池循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池負極材料領域，具體來說，涉及一種硅碳復合負極材料的制備方法。

背景技術

為了進一步發展和普及電動汽車，要求電動汽車具有續航里程長，安全性高等特點，而目前已經商業化的碳負極材料理論比容量僅有375mAh/g，能量密度低；嵌鋰電位接近鋰電位，安全性能差，遠遠不能滿足人們對電動汽車性能的要求。

硅是當下熱門研究的新型負極材料之一，被認為最有潛力替代碳材料，因為硅的能量密度高，理論比容量高達4200mAh/g，是碳材料的10倍多；硅的嵌鋰電位高于析鋰電位，安全性高。然而硅在脫嵌鋰過程中體積變化巨大，最高可達300%，硅在充放電過程中體積不斷的膨脹和收縮，造成SEI膜持續破裂，電解液大量消耗，活性物質粉化脫落等，從而導致循環性能變差，容量迅速衰減，電池失效，這些都極大的限制了硅負極的大規模商業化應用。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

針對相關技術中的上述技術問題，本發明提出一種硅碳復合負極材料的制備方法，能夠減小硅負極體積變化，提高硅負極循環性能。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種硅碳復合負極材料的制備方法，包括以下步驟：

S1 在去離子水中加入1-20wt%的水溶性高分子粘結劑進行攪拌分散成膠液，分散時間為1-5h；

S2 在膠液中加入5-50wt%的硅粉和0.1-10wt%的水溶性高分子分散劑進行攪拌分散，分散時間為5-24h；

S3 將步驟S2中分散后的溶液進行噴霧干燥，將干燥后的固體升溫至100-300℃，恒溫0.5-5h，再升溫至500-1500℃，高溫碳化2-10h后得到硅碳復合材料。

進一步的，步驟S1中，所述水溶性高分子粘結劑為聚乙烯醇類、乙烯乙酸酯類、聚氨酯類、環氧類、酚醛類、有機硅類、橡膠類、羧甲基纖維素中的一種或多種。

進一步的，步驟S2中，所述水溶性高分子分散劑為丙烯酸類、馬來酸酐類中的一種或多種。

進一步的，步驟S2中，所述硅粉的粒徑為0.1-50μm。

進一步的，步驟S3中，升溫時的升溫速率為1-30℃/min。

進一步的，步驟S3中，所述的高溫碳化氣氛為氮氣、氬氣、氮氣氫氣混合氣、氬氣氫氣混合氣中的一種。

本發明的有益效果：本發明制備工藝簡單，所用溶劑為去離子水，價格低廉，綠色無污染，無需回收，節約成本，易于產業化；本發明制備出來的硅碳復合材料顆粒包覆均勻，球形度高，循環性能優異。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1 為實施例1的硅碳復合材料的SEM圖；