[發明專利]硅碳復合材料及其制備方法、負極、動力電池和電動汽車

在審

• 申請號: 201910461723.4
• 申請日: 2019-05-30
• 公開（公告）號: CN110148732A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 王亞州;鄭軍華
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;B60L53/53;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

1.一種硅碳復合材料，其特征在于，包括：

外殼層，所述外殼層的材料包括第一納米碳材料，所述外殼層內部限定出容納空間；

核殼結構微球，所述核殼結構微球位于所述容納空間中，并具有核芯和殼層，所述殼層包覆所述核芯，其中，所述核芯包括納米硅顆粒，所述殼層包括無定形碳；

第二納米碳材料，所述第二納米碳材料呈線狀，一部分所述第二納米碳材料位于所述容納空間中，另一部分所述第二納米碳材料穿設在所述外殼層中。

2.根據權利要求1所述的硅碳復合材料，其特征在于，所述第一納米碳材料呈片狀，所述外殼層由所述第一納米碳材料卷曲形成。

3.根據權利要求1所述的硅碳復合材料，其特征在于，所述第一納米碳材料包括還原型氧化石墨烯；所述第二納米碳材料包括碳納米管，

任選地，在所述硅碳復合材料中，所述核殼結構微球、所述外殼層和所述第二納米碳材料的質量比為(78.4～98.4)：(4.9～14.9)：(0.7～2.7)。

4.根據權利要求1所述的硅碳復合材料，其特征在于，在所述核殼結構微球中，所述核芯和所述殼層的質量比為(0.5～1.5)：(0.5～1.5)，

任選地，所述硅碳復合材料的粒徑為500nm～3μm，

任選地，所述納米硅顆粒的粒徑為20nm～40nm。

5.一種制備權利要求1～4中任一項所述的硅碳復合材料的方法，其特征在于，包括：

將用于形成第一納米碳材料的第一碳源、第二納米碳材料與第一溶劑混合，得到第一分散液；

將納米硅顆粒、用于形成無定形碳的第二碳源與第二溶劑混合，得到第二分散液；

將所述第一分散液與所述第二分散液混合，得到第三分散液；

將所述第三分散液進行噴霧干燥處理，得到預制物；

將所述預制物進行煅燒處理，以便得到所述硅碳復合材料。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一碳源包括氧化石墨烯；所述第二碳源包括聚乙烯吡咯烷酮、蔗糖、葡萄糖、聚乙烯醇、多巴胺以及聚苯胺中的至少一種，優選為聚乙烯吡咯烷酮，

任選地，所述第一碳源和所述第二納米碳材料的質量比為1：(0.08～0.17)，

任選地，所述納米硅顆粒和所述第二碳源的質量比為1：(6～8)。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述噴霧干燥處理滿足以下條件的至少之一：

進風口溫度為180℃～220℃；

風速為0.2m³/min～0.6m³/min；

蠕動泵速度為0.4L/min～0.8L/min；

射流器在100s～150s內自動疏通；

噴霧氣體流量為5NL/min～20NL/min，

任選地，所述煅燒處理滿足以下條件的至少之一：

所述煅燒處理是在含有還原性氣體的氣氛下進行的，優選所述還原性氣體為氫氣，所述氫氣在所述氣氛中的體積分數為3％～5％；

氣體流量為0.05mL/min～0.2mL/min；

升溫速率為3℃/min～8℃/min；

溫度為600℃～800℃；

時間為30min～120min。

8.一種負極，其特征在于，包括權利要求1～4中任一項所述的硅碳復合材料。

9.一種動力電池，其特征在于，包括權利要求8所述的負極。

10.一種電動汽車，其特征在于，包括權利要求9所述的動力電池。