[發明專利]鋰離子電池用層狀硅/碳復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811037841.4
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109216677A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 錢華玉;相江峰;廖正根
• 申請（專利權）人: 遠東福斯特新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 南昌贛西專利代理事務所(普通合伙) 36121
• 代理人: 謝年鳳

1.一種鋰離子電池用層狀硅/碳復合材料的制備方法，以硅納米顆粒和碳材料為原料，采用超聲分散法及真空抽濾法，其特征是利用超聲分散法，控制硅納米顆粒和碳材料的比例，將硅納米顆粒和碳材料均勻分散到溶劑中，得到硅/碳分散液；再將上述硅/碳分散液經過真空抽濾系統抽濾處理，得到硅/碳層狀材料前驅體；然后進行碳化、活化反應，得到具有層狀硅/碳復合材料。

2.根據權利要求1所述一種鋰離子電池用層狀硅/碳復合材料的制備方法，其特征是包括如下方法步驟：

1）制備硅/碳分散液，使用超聲分散法，將硅納米顆粒和碳材料均勻分散到溶劑中得到硅/碳分散液；

2）制備硅/碳層狀材料前驅體，將步驟1）制備的硅/碳分散液通過真空抽濾系統，移除溶劑，經干燥后，得到層狀硅/碳復合材料前驅體；

3）碳化，將2）步制備的層狀硅/碳復合材料前驅體，在非氧氣體條件下，通過控制升溫速率，對層狀硅/碳復合材料前驅體進行碳化處理，得到層狀多孔硅/碳復合材料；

4）活化，將3）步碳化處理的層狀多孔硅/碳復合材料，使用刻蝕液除去硅顆粒表面的二氧化硅，最終制備得到鋰離子電池用層狀硅/碳復合材料產品。

3.根據權利要求2所述一種鋰離子電池用層狀硅/碳復合材料的制備方法，其特征是步驟1）制備硅/碳分散液，是控制碳材料：硅納米顆粒的質量比為1-5:1；控制所述硅/碳分散液的固含量濃度為2-15%。

4.根據權利要求2所述一種鋰離子電池用層狀硅/碳復合材料的制備方法，其特征是步驟3）碳化，是將層狀硅/碳復合材料前驅體以5-10 °C/min的速度從室溫加熱至t₁，保持0.5-2 h，然后控制升溫速率為1-10 °C/min的速度從t₁加熱至t₂，保持t₂的溫度條件下聚合物/硅/二氧化硅材料在非氧氣體條件下，熱解1-2 h；所述的溫度t₁為250-450 °C，t₂為900-1000 °C。

5.根據權利要求2所述一種鋰離子電池用層狀硅/碳復合材料的制備方法，其特征是步驟4）活化，是指將3）步制備的層狀多孔硅/碳復合材料使用刻蝕液除去硅表面的二氧化硅，控制刻蝕液的濃度5-15 wt%；處理時間0.5-2 h；處理溫度為20-60 °C；所述刻蝕液為氫氟酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉溶液中的任意一種。

6.根據權利要求2或3所述一種鋰離子電池用層狀硅/碳復合材料的制備方法，其特征是所述的溶劑為去離子水、甲醇、乙醇、乙二醇的一種或幾種。

7.根據權利要求2或3所述一種鋰離子電池用層狀硅/碳復合材料的制備方法，其特征是所述的碳材料為氧化石墨、多壁碳納米管、單壁碳納米管的一種或幾種。

8.根據權利要求4所述一種鋰離子電池用層狀硅/碳復合材料的制備方法，其特征是所述非氧氣體為氮氣或氦氣或氬氣。

9.本發明制備的鋰離子電池用層狀硅/碳復合材料根據權利要求1或2所述的方法制備獲得。