[發明專利]一種硅/石墨/固態電解質復合負極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810970081.6
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN110858642B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 劉建紅;王興勤;李夢培;高亞倫;劉貴娟
• 申請（專利權）人: 榮盛盟固利新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽

1.一種硅/石墨/固態電解質復合負極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)制備硅/石墨/固態電解質前驅體：將硅粉、導電劑、粘結劑、石墨、固態電解質均勻的分散在合適的有機溶劑中，得到分散液，將所述分散液進行噴霧造粒干燥，得到硅/石墨/固態電解質前驅體；所述硅粉占總質量比例為2～30wt％，所述導電劑占比為2～10wt％，所述粘結劑占比為2～7wt％，所述固態電解質占比為2～10wt％，余下的為石墨；

(2)制備硅/石墨/固態電解質復合材料：將瀝青包覆劑加入到硅/石墨/固態電解質前驅體中進行碳包覆，在惰性氣體保護下，高溫碳化，冷卻后進行粉碎、篩分、除磁得到硅/石墨/固態電解質復合負極材料；包覆劑為低溫、中溫、高溫瀝青中的一種，顆粒尺寸D50為2～5μm，加入瀝青占總質量比例為5～20wt％，碳化溫度為700℃～1500℃；

步驟(1)中分散液的制備方法為：先將硅粉、導電劑、石墨、固態電解質進行干混30～60min，隨后加入粘結劑溶液攪拌30～60min，最后加入相應溶劑攪拌2～4h，調節黏度為200～1600mPa·s，制備得到分散液；

步驟(1)中的導電劑為碳納米管、碳納米纖維、石墨烯中的一種或幾種；

步驟(1)中的固態電解質為耐高溫的、室溫下離子電導較高的無機固態電解質粉末，所述無機固態電解質選自NASICON型固態電解質Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃、0≤x＜1即LATP，Garnet型固態電解質Li_3xLa_2/3-xTiO₃即LLTO，Li_7-xLa₃Zr_2-xM_xO₁₂、M＝Nb、Al、Ta,0≤x＜1即LLZO一種或幾種，粒徑D50為500nm～20μm。

2.根據權利要求1所述的硅/石墨/固態電解質復合負極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的硅粉采用納米級的硅、亞微米級的硅、微米級一氧化硅或微米級二氧化硅。

3.根據權利要求1所述的硅/石墨/固態電解質復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述碳納米管的直徑50～500nm、長度5～15μm，所述碳納米纖維的直徑50～200nm、長度10～20μm，所述石墨烯的厚度為1～20nm。

4.根據權利要求1所述的硅/石墨/固態電解質復合負極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的粘結劑為聚氧乙烯(PEO)、聚氧丙烯(PPO)、酚醛樹脂、葡萄糖、淀粉中的一種或幾種。

5.根據權利要求1所述的硅/石墨/固態電解質復合負極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的石墨為人造石墨、天然石墨中的一種或兩種，粒徑D50為2～25μm。

6.根據權利要求1所述的硅/石墨/固態電解質復合負極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的有機溶劑為無水乙醇、聚乙烯醇、聚乙二醇、異丙醇、丙二醇、醋酸甲酯、醋酸乙酯一種或兩種以上的組合。

7.根據權利要求1-6任一項所述的硅/石墨/固態電解質復合負極材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中的惰性氣體為氮氣、氬氣或者氦氣。

8.使用權利要求1-7任一項所述的復合負極材料的制備方法制備得到的硅/石墨/固態電解質復合負極材料應用于鋰離子電池。