[發明專利]一種鋰電池用高穩定性硅碳負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811242706.3
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109360962B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 劉艷俠;劉凡;張鎖江;馬立彬;范亞蒙;劉福園;阮晶晶;王璞
• 申請（專利權）人: 鄭州中科新興產業技術研究院;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M4/583;H01M10/0525;C01B32/158;B82Y30/00
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨;王紅培

1.一種鋰電池用高穩定性硅碳負極材料的制備方法，其特征在于，步驟如下：

（1）將納米硅與基底碳材料在常溫下充分混合均勻，得到原料A；

（2）機械粉碎顆粒狀石油瀝青或煤瀝青，篩分得到原料B；

（3）將原料A、原料B、碳納米管、硬碳前驅體在常溫下進行充分混合，得到原料C；

（4）將原料C在氣體保護下進行低溫軟化預包覆，降溫后得到的塊狀物粉碎、篩分得到原料D；

（5）將原料D與原料B在常溫下混合均勻，在氣體保護下高溫燒結，得到的塊狀物粉碎、篩分得到高穩定性硅碳負極材料；

所述硅碳負極材料為三層包覆結構；硅碳負極材料內層為基底碳材料，中間層由納米硅、碳納米管、軟碳和/或硬碳組成，硅碳負極材料外層是瀝青燒結后形成的軟碳層。

2.根據權利要求1所述的鋰電池用高穩定性硅碳負極材料的制備方法，其特征在于，以硅碳負極材料總質量為基準，各物質的重量百分比為：基底碳材料75~90%、納米硅4~12%、碳納米管0.5~2%、軟碳1~4%、硬碳0~4%，外層1~5%。

3.根據權利要求1所述的鋰電池用高穩定性硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：所述基底碳材料為天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、軟碳和硬碳中的一種或兩種。

4.根據權利要求1所述的鋰電池用高穩定性硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：所述納米硅粒度D50為50~500nm，純度97%。

5. 根據權利要求1所述的鋰電池用高穩定性硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中原料B中為石油瀝青、煤瀝青中的一種或混合物，其中瀝青為中溫或高溫瀝青中的一種，粒度為2~20 μm。

6.根據權利要求1所述的鋰電池用高穩定性硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（3）中硬碳前驅體為葡萄糖、蔗糖、淀粉、聚乙烯醇、酚醛樹脂、環氧樹脂、聚糖醇或纖維素中的一種。

7. 根據權利要求1所述的鋰電池用高穩定性硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（4）和步驟（5）中的保護性氣體為高純氮氣、氬氣、氦氣中的一種；步驟（4）中的低溫條件為100~500℃，升溫速率為5~15℃ min^-1，軟化階段保溫時間為1~3h。

8. 根據權利要求1所述的鋰電池用高穩定性硅碳負極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（5）中高溫燒結溫度為700~1000℃，升溫速率為10~25℃ min^-1，保溫時間2~6h。