[發明專利]一種異質結構硅基負極材料及其制備方法和鋰離子電池有效
| 申請號： | 201811095979.X | 申請日： | 2018-09-19 |
| 公開（公告）號： | CN109273689B | 公開（公告）日： | 2021-09-24 |
| 發明（設計）人： | 何銳;何巍;劉金成;袁中直 | 申請（專利權）人： | 惠州億緯鋰能股份有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/182 |
| 代理公司： | 北京品源專利代理有限公司 11332 | 代理人： | 鞏克棟 |
| 地址： | 516006 廣東*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 結構 負極 材料 及其 制備 方法 鋰離子電池 | ||
1.一種負極材料，其特征在于，所述負極材料包括碳納米管，分布在所述碳納米管表面的硅，以及包覆在所述硅上的石墨烯；
所述負極材料按照如下方法進行制備，所述方法包括以下步驟：
(1)將碳納米管與酸混合，進行冷凝回流，之后固液分離，得到氧化碳納米管；
(2)將步驟(1)所述氧化碳納米管在水中分散后，與有機硅源混合，加熱反應，之后固液分離，得到SiO2/碳納米管復合材料；
(3)將步驟(2)所述SiO2/碳納米管復合材料與鎂粉混合，在惰性氣氛下破碎，之后再在惰性氣氛中升溫并熱處理，反應后得到碳納米管/Si/MgO復合材料；
(4)在真空或惰性氣氛下，以碳源為原料，在步驟(3)所述碳納米管/Si/MgO復合材料上化學氣相沉積生產石墨烯，得到碳納米管/Si/MgO/石墨烯復合材料；
(5)對步驟(4)所述碳納米管/Si/MgO/石墨烯復合材料進行酸洗，得到所述負極材料。
2.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述負極材料由碳納米管，分布在所述碳納米管表面的硅，以及包覆在所述硅上的石墨烯組成。
3.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述碳納米管包括單壁碳納米管和/或多壁碳納米管。
4.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述碳納米管的管徑為10-20nm。
5.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述碳納米管的長度為5-30μm。
6.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述硅的粒徑為30-60nm。
7.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述石墨烯的厚度為1-5nm。
8.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述負極材料中，碳納米管和硅的質量比為2:1-8:1。
9.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述石墨烯在硅上原位生成。
10.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述負極材料中的石墨烯與碳納米管交錯分布，形成三維結構。
11.一種如權利要求1-10任一項所述的負極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
(1)將碳納米管與酸混合，進行冷凝回流，之后固液分離，得到氧化碳納米管；
(2)將步驟(1)所述氧化碳納米管在水中分散后，與有機硅源混合，加熱反應，之后固液分離，得到SiO2/碳納米管復合材料；
(3)將步驟(2)所述SiO2/碳納米管復合材料與鎂粉混合，在惰性氣氛下破碎，之后再在惰性氣氛中升溫并熱處理，反應后得到碳納米管/Si/MgO復合材料；
(4)在真空或惰性氣氛下，以碳源為原料，在步驟(3)所述碳納米管/Si/MgO復合材料上化學氣相沉積生產石墨烯，得到碳納米管/Si/MgO/石墨烯復合材料；
(5)對步驟(4)所述碳納米管/Si/MgO/石墨烯復合材料進行酸洗，得到所述負極材料。
12.根據權利要求11所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述碳納米管包括單壁碳納米管和/或多壁碳納米管。
13.根據權利要求11所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述碳納米管的管徑為10-20nm。
14.根據權利要求11所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述碳納米管的長度為5-30μm。
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