[發明專利]一種鋰離子電池負極復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910012794.6
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109817966B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 趙育松;李亞飛;林穎方;潘美姿
• 申請（專利權）人: 寧波維科電池有限公司
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/62
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及鋰電池電極材料技術領域，公開了一種鋰離子電池負極復合材料的制備方法，電池負極復合材料的制備方法為先將石墨和氧化亞硅混合后進行球磨得到混合粉末a，然后將混合粉末a加入羧甲基殼聚糖溶液，干燥后再加入酚醛樹脂溶液中混合攪拌，最后經過煅燒制得電池負極復合材料。本發明將石墨與氧化亞硅進行球磨，從而使大量氧化亞硅覆在石墨表面且能夠與石墨充分接觸，大大提高鋰電池負極材料的放電容量。

技術領域

本發明涉及鋰電池電極材料技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池負極復合材料的制備方法。

背景技術

近年來，隨著手機、筆記本電腦、數碼相機、電動工具等的迅猛發展，尤其是隨著混和動力汽車及純電動汽車市場的快速發展，人們對作為電源的鋰離子電池的容量、循環壽命以及安全性提出了比以往更高的要求。目前商業化鋰離子電池的負極活性材料是采用各種石墨類碳材料，其理論比值容量只有372mAh/g，難以滿足高比能量鋰離子電池的要求。與石墨類負極材料相比，硅作為鋰離子電池負極材料的放電容量高達約4200mAh/g，是商業化石墨負極材料的十倍以上，非常適合用于高能量的鋰離子電池。然而，硅在充放電過程中的體積變化超過300％，這導致硅負極循環性能很低，首次循環的庫倫效率很低，因而無法滿足實際應用的要求。為提高硅材料的充放電循環穩定性，人們提出了許多種改性的方法，如采用納米尺寸的硅顆粒，并在納米硅的表面包覆碳等，以上方法可以顯著提高硅材料的充電放電循環穩定性。然而硅材料作為鋰離子電池負極材料還存在一個重大缺陷，那就是首次循環的庫倫效率太低，一般情況下只有80％甚至更低。換句話說，在首次循環中有超過20％的容量不可逆地損失掉了，這不能滿足實際應用的要求。硅的首次循環庫倫效率低則難以找到可以匹配的正極材料，因此嚴重阻礙了硅材料在鋰離子電池中的實際應用。根據以往的研究，除了形成固體電解質膜會造成硅材料的首次循環的庫倫效率，目前如何提高硅材料的首次循環庫倫效率以滿足實際應用要去依然是個巨大的挑戰。目前商業化鋰電池所用的負極材料石墨類碳材料的首次循環庫倫效應可達90％以上，因此將硅與石墨混合作為負極材料是提高其首次循環庫倫效應的有效方法，同時，利用碳包覆來容納充放電循環過程中硅材料的體積膨脹，因此碳包覆的硅石墨負極材料的循環穩定性和首次循環庫倫效應將有望同時得到大幅提高。

中國專利公開號CN108899488公開了一種改性碳包覆氧化亞硅復合材料、制備方法及其應用，該復合材料制備方法為先將酚醛樹脂溶于乙醇中并加入氧化石墨烯，然后加入氧化亞硅粉末，加熱攪拌至蒸干，最后進行碳化處理即得，該發明先將石墨烯加入酚醛樹脂溶液中，然后再將氧化亞硅粉末加入酚醛樹脂溶液中，最后進行蒸干和碳化，這種方法存在的缺點是石墨烯和氧化亞硅在酚醛樹脂溶液混合過程中只有少量氧化亞硅粘附在石墨表面與其結合，另外該復合材料中石墨與氧化亞硅之間存在碳化的酚醛樹脂，導致石墨與氧化亞硅不能充分接觸，從而對鋰電池負極材料的放電容量造成影響。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種鋰離子電池負極復合材料的制備方法，本發明制備的電池負極復合材料中石墨表面能夠覆蓋足量的氧化亞硅，且石墨表面能夠與氧化亞硅表面充分接觸，大大提高鋰電池負極材料的放電容量。

本發明的具體技術方案為：一種鋰離子電池負極復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將酚醛樹脂溶于乙醇中配制成酚醛樹脂溶液；將羧甲基殼聚糖溶于水中配制成羧甲基殼聚糖溶液；

2)將石墨和氧化亞硅混合后進行球磨得到混合粉末a，混合粉末a加入所述步驟1)中羧甲基殼聚糖溶液中，靜置20-30min，依次經過過濾、干燥，得到粉末b；

3)將所述步驟2)中粉末b加入酚醛樹脂溶液中，以200-300r/min的轉速攪拌混合均勻，然后進行噴霧干燥，得到粉末c；

4)將所述步驟3)中粉末c在氬氣氛圍中煅燒，取出后冷卻，即得。