[發(fā)明專利]一種氧化鋅包覆硅負(fù)極材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811244640.1
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109560263B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐進(jìn);李濤
• 申請（專利權(quán)）人: 趙金保;張力;吳曲勇
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 東莞市神州眾達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44251
• 代理人: 周松強(qiáng)

本發(fā)明涉及鋰離子電池負(fù)極材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氧化鋅包覆硅負(fù)極材料的制備方法，依次包括以下步驟：1）導(dǎo)電劑石墨烯、粘結(jié)劑、硅納米顆粒球磨處理后加入去離子水，均勻攪拌獲得漿料；2）將漿料涂布到集流體表面上后干燥；3）鋅粉活化后熔融處理，獲得熔融狀態(tài)的鋅；4）石墨烯、硅納米顆粒涂布多孔鋁箔負(fù)極材料被熔融狀態(tài)的鋅均勻包覆后，煅燒處理，從而獲得氧化鋅包覆硅負(fù)極材料；本發(fā)明提供的制備工藝簡單易行，操作簡便，所需成本低，制備得到的氧化鋅包覆硅負(fù)極材料，可有效防止硅在充放電反應(yīng)過程中出現(xiàn)體積膨脹收縮的問題，并抑制負(fù)極材料發(fā)生副反應(yīng)，提高電極循環(huán)的穩(wěn)定性以及循環(huán)效率，擁有較強(qiáng)的導(dǎo)電性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池負(fù)極材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氧化鋅包覆硅負(fù)極材料的制備方法。

背景技術(shù)

自從1990年，日本開發(fā)了第一個鋰離子電池開始，因比容量高，工作電壓高，循環(huán)壽命長，無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，鋰離子電池已滲入到人們生活的各個方面，通訊設(shè)備離不開它，運輸設(shè)備也展現(xiàn)出了它的用途，尤其隨著電子產(chǎn)品的小型化，柔性化發(fā)展，使得鋰離子電池的研發(fā)備受關(guān)注。

為了提高鋰離子電池能量密度，人們迫切希望找到擁有更高比容量的新材料來代替鋰電池的傳統(tǒng)材料，硅是目前人類至今為止發(fā)現(xiàn)的比容量（4200mAh/g）最高的鋰離子電池負(fù)極材料，是一種擁有極高潛力的負(fù)極材料，既能增加電池的容量，又能相應(yīng)減輕電池中負(fù)極材料的負(fù)載量，從而提高電池的能量和功率密度，不僅如此，硅在自然界分布極廣，僅僅低于氧，來源極為豐富，成本低廉，但硅作為鋰電池負(fù)極材料還存在著一些瓶頸，首先，硅在充放電反應(yīng)中會出現(xiàn)體積膨脹及收縮的問題，它的膨脹高達(dá)300%，硅由于體積膨脹導(dǎo)致材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力使材料結(jié)構(gòu)受到破壞，從而導(dǎo)致材料的碎裂粉化，使電極涂層材料的致密性變差，嚴(yán)重的會出現(xiàn)脫落的情況，脫落即與集流體分離后，充放電反應(yīng)難以繼續(xù)進(jìn)行，從而電池的循環(huán)穩(wěn)定性以及電池容量深受影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種氧化鋅包覆硅負(fù)極材料的制備方法，本發(fā)明提供的制備工藝簡單易行，操作簡便，所需成本低，制備得到的氧化鋅包覆硅負(fù)極材料，可有效防止硅在充放電反應(yīng)過程中出現(xiàn)體積膨脹收縮的問題，并抑制負(fù)極材料發(fā)生副反應(yīng)，提高電極循環(huán)的穩(wěn)定性以及循環(huán)效率，擁有較強(qiáng)的導(dǎo)電性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:

一種氧化鋅包覆硅負(fù)極材料的制備方法,依次包括以下步驟:

1）將導(dǎo)電劑石墨烯、粘結(jié)劑、硅納米顆粒按照質(zhì)量比2：3：15加入到球磨機(jī)內(nèi)，通入氬氣惰性氣體，在氬氣保護(hù)下，球磨2-3h，球磨轉(zhuǎn)速為300-500r/min，球磨完成后，將其加入到真空攪拌機(jī)內(nèi)，并向攪拌機(jī)內(nèi)注入去離子水，攪拌2-3h,攪拌速度為800-1200r/min,從而獲得分散均勻的漿料；

2）將步驟1）制備得到的分散均勻的漿料涂布到集流體表面上，集流體為多孔鋁箔，涂層厚度為0.2-1μm，將涂布均勻的鋁箔放置于真空干燥箱內(nèi)，烘干處理，烘干過程中，烘干溫度為100-120℃，烘干時間為3-6h,從而獲得石墨烯、硅納米顆粒涂布多孔鋁箔負(fù)極材料；

3）將鋅粉放入熔煉設(shè)備內(nèi)，在溫度為500℃，壓強(qiáng)為6MPa下進(jìn)行活化，活化時間為5h，活化完成后，將溫度升高到700-800℃，進(jìn)行熔融處理，處理時間為4-7h，得到熔融狀態(tài)的鋅；

4）將步驟2）制備得到的石墨烯、硅納米顆粒涂布多孔鋁箔負(fù)極材料與步驟3）制備得到的熔融狀態(tài)的鋅混合，待石墨烯、硅納米顆粒涂布多孔鋁箔負(fù)極材料被均勻包覆后，將其放入到空氣條件下煅燒處理，從而獲得氧化鋅包覆硅負(fù)極材料。