[發(fā)明專利]一種鋰離子電池硅復(fù)合負(fù)極材料及其制備方法、鋰離子電池在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201810581156.1 | 申請(qǐng)日： | 2018-06-07 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN110581260A | 公開（公告）日： | 2019-12-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 岳利;趙永彬;馬立軍 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 山東歐鉑新材料有限公司 |
| 主分類號(hào)： | H01M4/36 | 分類號(hào)： | H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 11227 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 | 代理人： | 趙青朵 |
| 地址： | 257088 山東省東營(yíng)市東*** | 國(guó)省代碼： | 山東;37 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說(shuō)明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 二次顆粒 石墨烯層 納米硅 負(fù)極材料 無(wú)定型碳 硅復(fù)合 充放電過(guò)程 石墨烯 填充 焙燒 膨脹 大規(guī)模應(yīng)用 核殼結(jié)構(gòu) 硅材料 空隙處 缺陷處 制備 預(yù)留 空缺 改進(jìn) | ||
1.一種硅復(fù)合負(fù)極材料，其特征在于，包括納米硅二次顆粒、石墨烯層和無(wú)定型碳；
所述石墨烯與所述納米硅二次顆粒具有核殼結(jié)構(gòu)，所述石墨烯層為殼，所述納米硅二次顆粒為核；
所述石墨烯層與所述納米硅二次顆粒之間具有空隙；
所述無(wú)定型碳填充在所述石墨烯層中的空缺處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅復(fù)合負(fù)極材料，其特征在于，所述納米硅二次顆粒的粒徑為10～100nm；
所述石墨烯層的厚度為2～30nm；
所述石墨烯與所述納米硅的質(zhì)量比為(0.01～10):1；
所述無(wú)定型碳與所述納米硅的質(zhì)量比為(0.01～10):1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅復(fù)合負(fù)極材料，其特征在于，所述納米硅二次顆粒內(nèi)具有空隙；
所述無(wú)定型碳填充在石墨烯片層的缺陷和孔洞處；
所述無(wú)定型碳與石墨烯之間存在鍵連的化學(xué)鍵；
所述石墨烯層上復(fù)合有無(wú)定形碳；
所述硅復(fù)合負(fù)極材料由納米硅粉、氧化石墨烯和瀝青粉經(jīng)復(fù)合后得到。
4.一種硅復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
A)將硅粉、粘合劑、分散劑、氧化石墨烯和水經(jīng)過(guò)混合后，得到混合液；
所述粘合劑的殘?zhí)柯蕿?％～40％；
B)將上述步驟得到的混合液經(jīng)過(guò)造粒后，得到粉體；
C)將上述步驟得到的粉體與瀝青粉經(jīng)過(guò)研磨混合后，得到復(fù)合粉體；
D)在保護(hù)性氣體的條件下，將上述步驟得到的復(fù)合粉體進(jìn)行焙燒后，得到硅復(fù)合負(fù)極材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述硅粉的粒徑為10～100nm；
所述分散劑包括PVP、CTAB、SDS、SDBS、P123、Tech-5310、Tech-6076和Tech-6190中的一種或多種；
所述粘合劑包括聚乙烯醇、CMC、LA133、SBR、LA136D和β-環(huán)糊精中的一種或多種；
所述氧化石墨烯為氧化石墨烯溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述硅粉與所述分散劑的質(zhì)量比為(1～3)：(1～2)；
所述硅粉與所述粘合劑的質(zhì)量比為(1～3)：(1～3)；
所述硅粉與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比為1：(0.01～10)；
所述硅粉與所述水的質(zhì)量比為(1～3)：(100～1000)；
所述氧化石墨烯溶液的質(zhì)量濃度為1％～5％。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述混合為超聲攪拌混合；
所述超聲攪拌混合的時(shí)間為30～240min；
所述超聲攪拌混合的速度為100～550r/min；
所述超聲攪拌混合的溫度為0～35℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述造粒的進(jìn)料速度為3～15mL/min；
所述造粒的進(jìn)口溫度為160～200℃；
所述造粒的進(jìn)口壓力為0.1～0.5Mpa；
所述造粒的出口溫度為60～90℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述瀝青粉與所述硅粉的質(zhì)量比為(0.1～20)：1；
所述瀝青粉的粒度為小于等于13μm；
所述研磨混合的時(shí)間為30～120min；
所述復(fù)合粉體的粒度為0.5～20μm；
所述保護(hù)性氣體包括氮?dú)夂?或惰性氣體；
所述焙燒的溫度為700～1000℃；
所述焙燒的時(shí)間為3～8h。
10.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權(quán)利要求1～3任意一項(xiàng)所述的硅復(fù)合負(fù)極材料或權(quán)利要求4～9任意一項(xiàng)所述的制備方法所制備的硅復(fù)合負(fù)極材料。
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