[發明專利]一種鋰離子電池硅碳復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811182489.3
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109216686B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 毛建鋒;郭再萍;孫偉;趙海敏;何文祥;周翠芳
• 申請（專利權）人: 天能電池集團股份有限公司;天能帥福得能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 韓聰

1.一種鋰離子電池硅碳復合材料，其特征在于，包括：包含納米硅、碳材料、納米惰性金屬或金屬硅化物的復合顆粒，以及包覆在所述復合顆粒表面的碳層；所述鋰離子電池硅碳復合材料為微米尺寸的多孔二級結構；

所述納米硅的粒徑為50-900nm，碳材料的粒徑為10nm-100μm，納米惰性金屬或金屬硅化物的粒徑為10-100nm，碳層厚度為10-50nm；

以質量百分比計，所述鋰離子電池硅碳復合材料中納米硅為10-60％、碳材料為30-80％、納米惰性金屬或金屬硅化物為5-20％、碳層為5-20％；

所述的鋰離子電池硅碳復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將納米硅、碳材料、金屬鹽和有機碳源溶液混合，得到前驅體溶液；

(2)前驅體溶液霧化后，由載氣帶入反應爐中在200-900℃進行原位噴霧熱解，得到Si-C-M復合材料初品；

(3)將Si-C-M復合材料初品分散于有機碳源溶液中，除去溶劑后再在惰性氣氛中燒結碳化，制得所述的鋰離子電池硅碳復合材料；

所述的碳材料為天然石墨、人造石墨、膨脹石墨、石墨烯、炭黑、活性炭和碳納米管中的至少一種；

所述金屬鹽為硝酸鐵、硝酸銅或硝酸錳；

步驟(1)中，所述的有機碳源溶液為葡萄糖水溶液、檸檬酸水溶液或蔗糖水溶液；步驟(3)中，所述的有機碳源溶液為瀝青-四氫呋喃溶液、聚丙烯腈-乙醇溶液或環氧樹脂-乙醇溶液。

2.如權利要求1所述的鋰離子電池硅碳復合材料，其特征在于，所述的鋰離子電池硅碳復合材料的微孔尺寸為30-100nm，孔隙率為10-100％。

3.如權利要求1所述的鋰離子電池硅碳復合材料，其特征在于，所述納米硅由二氧化硅原料和金屬還原劑混合球磨后，再浸泡于酸中去除雜質，分離制得。

4.如權利要求3所述的鋰離子電池硅碳復合材料，其特征在于，所述的二氧化硅原料為硅藻土、介孔二氧化硅、多孔分子篩、石英石、或人工合成的二氧化硅；所述的金屬還原劑為鎂、鈣、鋰、鈉或鉀金屬粉末。