[發(fā)明專利]一種鋰離子電池硅碳負(fù)極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010313114.7
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111653738B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小祝;蘇敏;單沈桃;李慧
• 申請（專利權(quán)）人: 萬向一二三股份公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;薄盈盈

1.一種鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的制備方法，所述鋰離子電池硅碳負(fù)極材料為核殼結(jié)構(gòu)，所述鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的內(nèi)核為納米硅與納米氧化亞硅通過導(dǎo)電劑交聯(lián)形成的二次顆粒；所述鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的外殼為無定型碳層，其特征在于，包括以下步驟：

（1）在納米硅和納米氧化亞硅中加入分散劑和去離子水，砂磨后得到漿料；

（2）在漿料中加入導(dǎo)電劑溶液，攪拌均勻后，噴霧干燥得二次顆粒粉末；

（3）在二次顆粒粉末中加入碳源，進(jìn)行捏合，經(jīng)熱處理后，制得鋰離子電池硅碳負(fù)極材料；

熱處理分為兩階段，第一階段采用氧氣、空氣或氧氣與惰性氣體的混合氣氛；第一階段的熱處理溫度為200~400℃，熱處理時(shí)間為1~6h；第二階段采用惰性氣氛，第二階段的熱處理溫度為800~1050℃，熱處理時(shí)間為2~4h。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電劑為碳納米管、石墨烯或碳納米纖維；所述導(dǎo)電劑為線狀、管狀、片狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述納米硅與納米氧化亞硅的粒徑為80~120nm；所述納米硅與納米氧化亞硅的質(zhì)量比為1：（6~10）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電劑與納米硅的質(zhì)量比為1：（1~8）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述無定型碳層與納米硅和納米氧化亞硅總質(zhì)量的比為1：（5~20）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的粒度D50為1~20μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和十六烷基三甲基溴化銨中的一種或幾種；

所述分散劑與納米硅的質(zhì)量比為1：（1.5~4）；

所述導(dǎo)電劑與納米硅的質(zhì)量比為1：（1~8）；

所述去離子水與納米硅和納米氧化亞硅總質(zhì)量的比為（4~10）：1。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，噴霧干燥采用噴霧干燥機(jī)進(jìn)行；所述噴霧干燥機(jī)為閉式循環(huán)系統(tǒng)，且循環(huán)氣體為N₂；所述噴霧干燥機(jī)的進(jìn)口溫度為200~240℃，出口溫度為250~340Hz；所述二次顆粒粉末的粒度D50控制在3~20μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述碳源為煤系瀝青和石油系瀝青及其與樹脂類碳材料的混合物中的一種或幾種。