[發(fā)明專利]一種硅基負(fù)極材料及制備方法、負(fù)極、鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911269286.2
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN112952054B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石佳光;范協(xié)程;袁芳偉;李碩;胡保平;趙志宇;劉朗
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆硅基新材料創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

1.一種硅基負(fù)極材料的制備方法，包括，

取氧化亞硅作為原料，

先對氧化亞硅原料進(jìn)行表面改性處理，

再用表面改性處理后的氧化亞硅與少層石墨烯結(jié)合制備硅基容量單元，

然后將硅基容量單元和碳基材料混合制得硅基負(fù)極材料；

具體包括以下步驟：

S1，表面改性處理：取氧化亞硅原料，利用碳源A對氧化亞硅原料進(jìn)行預(yù)包覆處理，和/或，利用摻雜源對氧化亞硅原料進(jìn)行離子摻雜處理,以制得改性氧化亞硅；

S2，制備容量單元：將碳源B分散于有機(jī)溶劑B中，再依次加入少層石墨烯和所述改性氧化亞硅，并混合均勻，得到漿料，將所述漿料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)或噴霧干燥、煅燒、氣碎及過篩處理，以制得硅基容量單元，

其中，所述碳源B和所述有機(jī)溶劑B的重量比例為1:(50～200)，所述少層石墨烯、所述表面改性處理后的氧化亞硅、所述有機(jī)溶劑B的重量比例為：1:(5～8):(100～200)，所述煅燒的溫度為850～1000℃，所述煅燒的時間為3.0～5.0h，少層石墨烯為載體，改性后的氧化亞硅附著在少層石墨烯表面，氣碎是在0.005～0.1MPa低壓條件下進(jìn)行，過篩處理采用100～300目篩網(wǎng)，硅基容量單元的容量1000～1600mAh/g；

S3，碳基材料復(fù)合：將所述硅基容量單元和碳基類材料進(jìn)行混合，使硅基容量單元能夠均勻分散于碳基類材料當(dāng)中，以制得硅基負(fù)極材料產(chǎn)品。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，在所述步驟S1中，

所述預(yù)包覆處理是指采用氣相法和/或液相法在所述氧化亞硅原料的表面沉積納米碳層，

所述納米碳層為單一碳層或復(fù)合碳層，所述納米碳層的厚度為5-40nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅基負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述氣相法沉積納米碳層包括以下步驟：將所述氧化亞硅原料加熱至沉積溫度，再通入碳源A1，并保持沉積溫度，在氧化亞硅原料的表面沉積形成納米碳層，得到所述改性氧化亞硅；

所述碳源A1為甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、丁烷中的一種或多種；

所述氣相法的沉積溫度為700-1050℃，所述氣相法的沉積時間為0.5-3.0h。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅基負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述液相法沉積納米碳層包括以下步驟：將碳源A2分散于有機(jī)溶劑A1中，再加入所述氧化亞硅原料，并混合均勻，然后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)或噴霧干燥，煅燒，在氧化亞硅原料的表面沉積形成納米碳層，得到所述改性氧化亞硅；

所述碳源A2為石油瀝青、煤瀝青、酚醛樹脂、聚乙烯醇、甲苯、苯酚、檸檬酸、蔗糖、葡萄糖中的一種或多種；

所述有機(jī)溶劑A1為甲醇、乙醇、異丙醇、四氫呋喃中的一種或多種；

所述液相法沉積納米碳層的煅燒的溫度為850-1000℃，所述液相法沉積納米碳層的煅燒的時間為1.0-1.5h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，在所述步驟S1中，

所述離子摻雜處理是指采用液相法或固相法，將摻雜源和所述氧化亞硅原料進(jìn)行混合，再對混合物進(jìn)行煅燒，在所述氧化亞硅原料的表面形成離子摻雜層,從而實(shí)現(xiàn)摻雜，

所述摻雜源為含硼、鎂、氮、硫中任意元素的化合物；

所述離子摻雜處理中的煅燒的溫度為900-1050℃，所述離子摻雜處理中的煅燒的時間為2.0-5.0h。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅基負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述液相法進(jìn)行離子摻雜包括以下步驟：將所述摻雜源溶解并分散于有機(jī)溶劑A2中，再加入所述氧化亞硅原料，并進(jìn)行高速分散、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)或噴霧干燥，然后進(jìn)行煅燒，以實(shí)現(xiàn)摻雜，得到所述改性氧化亞硅。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅基負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑A2為無水乙醇、異丙醇、甲醇、四氫呋喃中的一種或多種。