[發(fā)明專利]蘋果狀嵌入式硅碳負(fù)極材料及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810178491.7 | 申請日： | 2018-03-05 |
| 公開（公告）號： | CN108400307B | 公開（公告）日： | 2020-07-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 徐寧;宋英杰;伏萍萍;馬倩倩;吳孟濤 | 申請（專利權(quán)）人： | 天津巴莫科技股份有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;H01M4/38 |
| 代理公司： | 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108 | 代理人： | 劉美甜 |
| 地址： | 300384 天津市濱海*** | 國省代碼： | 天津;12 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 蘋果 嵌入式 負(fù)極 材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種蘋果狀嵌入式硅碳負(fù)極材料及其制備方法，該硅碳負(fù)極材料從內(nèi)向外依次為芯部、中間部和外層；芯部為微米級的硅碳材料，中間部為微米級的石墨材料，外層為亞微米級的硅碳材料；中間部呈邊緣倒圓角的圓筒狀，芯部填充在中間部內(nèi)，且在中間部的兩端形成凹陷；外層包覆在中間部的表面。制備方法為：將石墨通過壓力式噴霧干燥、碳化等手段得到空心蘋果形石墨材料，然后在空心結(jié)構(gòu)內(nèi)部填充硅碳復(fù)合材料，同時外表面包覆硅碳復(fù)合材料；而后通過高溫碳化得到目標(biāo)產(chǎn)品。該材料中的硅碳材料提高了產(chǎn)品的比容量，中間部的石墨不僅可以提高硅碳材料的導(dǎo)電性，而且可以限制硅的體積膨脹。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及鋰離子二次電池負(fù)極材料領(lǐng)域，尤其涉及一種蘋果狀嵌入式硅碳負(fù)極材料及其制備方法。
背景技術(shù)
動力電池是新能源汽車的核心部分，其中鋰離子電池在成本、能量密度方面具有明顯優(yōu)勢，將能夠大幅度提升新能源汽車經(jīng)濟(jì)性和使用的便利性，鋰離子電池體系中正極材料是決定性因素。新能源汽車應(yīng)全部或部分采用電力驅(qū)動，與傳統(tǒng)燃油汽車相比，能夠減少燃料消耗，但是目前新能源汽車在全生命周期內(nèi)燃料消耗節(jié)省的費(fèi)用尚不能抵消所增加的成本。若純電動汽車?yán)m(xù)航里程達(dá)到400公里，在電池系統(tǒng)成本降低至1.0元/Wh以下的條件下，全生命周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性能夠接近傳統(tǒng)燃油汽車。提升新能源汽車的使用便利性，增加純電驅(qū)動行駛的續(xù)航里程是關(guān)鍵。為增加續(xù)航里程，必須增加搭載動力電池系統(tǒng)存儲的能量，在不顯著增加新能源汽車重量和體積的前提下，必須提高動力電池的比能量和能量密度。若純電動汽車?yán)m(xù)航里程達(dá)到400公里，動力電池系統(tǒng)比能量需要提升至250Wh/kg左右，單體電池比能量需提升到350Wh/kg。
為了提高動力電池比能量密度，最有效的手段是提高正負(fù)極材料的比容量。硅材料的理論比容量為4200mAh/g，是石墨類負(fù)極的10倍以上，為350Wh/kg及以上鋰離子動力電池首選的負(fù)極體系。但硅在吸鋰過程中會產(chǎn)生巨大的體積膨脹(＞300％)，導(dǎo)致材料粉化脫落，循環(huán)性能急劇下降，影響了其實(shí)際應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種蘋果狀嵌入式硅碳負(fù)極材料及其制備方法，其將硅碳材料置于石墨層內(nèi)，有效限制硅在吸鋰過程中體積的過量膨脹。
為此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種蘋果狀嵌入式硅碳負(fù)極材料，從內(nèi)向外依次為芯部、中間部和外層；所述芯部為微米級的硅碳材料，中間部為微米級的石墨材料，外層為亞微米級的硅碳材料；
所述中間部呈邊緣倒圓角的圓筒狀，所述芯部填充在所述中間部內(nèi)，且在所述中間部的兩端形成凹陷；所述外層包覆在所述中間部的表面。
一種蘋果狀嵌入式硅碳負(fù)極材料的制備方法，包括如下步驟：
1)將石墨、無水乙醇和占石墨質(zhì)量1～3％的粘結(jié)劑進(jìn)行球磨，至球磨后粒度D50≤2μm，得到漿料I；
2)將所述漿料I在氮?dú)鈿夥栈蚨栊詺夥罩杏脡毫κ絿婌F干燥機(jī)組進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥時進(jìn)口溫度為160～210℃，壓力為0.4～0.7Mpa，得到物料I，所述物料I的形狀為邊緣倒圓角的圓筒狀；
3)將所述物料I在氮?dú)鈿夥栈蚨栊詺夥罩?50～700℃下進(jìn)行一次焙燒，焙燒時間為2～12h，得到物料II；
4)將所述物料II、無水乙醇、粘結(jié)劑I和粒度D50≤100nm的硅粉進(jìn)行球磨攪拌，所述硅粉的質(zhì)量是物料II質(zhì)量的5～10％，所述粘結(jié)劑I的質(zhì)量是物料II質(zhì)量的1～2％，混合均勻后得到漿料II；
5)將所述漿料II進(jìn)行噴霧干燥，得到物料III；
6)將所述物料III在氮?dú)鈿夥栈蚨栊詺夥罩?00～1050℃進(jìn)行二次焙燒，焙燒時間為2～12h，得到物料IV，經(jīng)后處理得到所述蘋果狀嵌入式硅碳負(fù)極材料。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于天津巴莫科技股份有限公司，未經(jīng)天津巴莫科技股份有限公司許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201810178491.7/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
