[發明專利]可控硅包覆重量的硅碳負極材料及其制造方法

在審

• 申請號: 202010547806.8
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111668466A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 賀艷兵;諶芳園;何遠標;王翠翠;游從輝;陳振;呂偉;康飛宇
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 鄭海威;曾昭毅

一種可控硅包覆重量的硅碳負極材料的制造方法，包括步驟：提供第一硅顆粒及有機溶劑，將所述第一硅顆粒分散在所述溶劑中并進行研磨以獲得第二硅顆粒，從而得到第一硅漿料，所述第一硅顆粒的中值粒徑大于所述第二硅顆粒的中值粒徑；以30～100ml/min的速度向所述第一硅漿料中通入氧化劑，持續時間為1h～24h，使得所述第二硅顆粒的表面形成氧化硅層，所述氧化硅層與所述第二硅顆粒的質量比為0.12～0.88，并獲得第二漿料；以及通過所述第二漿料制備所述硅碳負極材料。另外，本發明還提供了一種硅碳負極材料。

技術領域

本發明涉及電池負極材料，尤其涉及一種可控硅包覆重量的硅碳負極材料及其制造方法。

背景技術

硅負極材料由于理論比容量可達4200mAh/g，且具有良好的充放電平臺等特點，成為目前負極材料重點研究的方向。然而，硅負極材料在充放電過程中產生巨大的體積變化，其變化可以達到原體積的300％，使硅負極材料迅速遭到粉化和破壞，導致硅負極材料的導電率偏低影響其倍率性能。同時，硅負極材料與電解液接觸導致在硅負極材料表面形成穩定性差的固體電解質界面膜(SEI)，大大的降低了充放電效率，進而降低了循環性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種可控硅包覆重量的硅碳負極材料的制造方法，該方法可以對硅碳負極材料進行可控包覆，有利于提高硅負極材料的電學性能。

另，本發明還提供了一種由上述制造方法制造的硅碳負極材料。

一種可控硅包覆重量的硅碳負極材料的制造方法，包括步驟：

提供第一硅顆粒及有機溶劑，將所述第一硅顆粒分散在所述溶劑中并進行研磨以獲得第二硅顆粒，從而得到第一硅漿料，所述第一硅顆粒的中值粒徑大于所述第二硅顆粒的中值粒徑。

以30～100ml/min的速度向所述第一硅漿料中通入氧化劑，持續時間為1h～24h，使得所述第二硅顆粒的表面形成氧化硅層，所述氧化硅層與所述第二硅顆粒的質量比為0.12～0.88，并獲得第二漿料，以及通過所述第二漿料制備所述硅碳負極材料。

進一步的，所述第一硅顆粒的中值粒徑為2～10μm，所述第二硅顆粒的中值粒徑為30nm～1000nm。

進一步的，所述有機溶劑包括乙醇、丙酮、異丙醇、正丁醇以及環己烷中的至少一種。

進一步的，步驟S1中，將所述第一硅顆粒分散在所述溶劑中并進行研磨在高速砂磨機中進行，所述高速砂磨機的轉速為800-1200rpm，砂磨時間在1～24h。

進一步的，所述氧化劑包括空氣、氧氣和水蒸氣中的至少一種。

進一步的，在通入所述氧化劑之前，還包括對所述第一硅顆粒進行磨砂分散，所述磨砂分散的速度為100-500rpm，分散的時間為1-24h。

進一步的，通過所述第二漿料制備所述硅碳負極材料包括：

將所述第二漿料與導電碳和粘接劑混合，經干燥、碳化、粉碎和過篩，從而得到所述硅碳負極材料，其中，所述第二硅顆粒、所述導電碳及所述粘接劑的質量比為：(10～100):100：(10～20)。

進一步的，所述導電碳包括天然石墨、人造石墨和導電碳黑中的至少一種，所述粘接劑包括瀝青和酚醛樹脂中的至少一種。

一種由上所述的制造方法制造的硅碳負極材料，其特征在于，所述硅碳負極材料包括硅顆粒及包覆于所述硅顆粒表面的氧化硅層，所述硅顆粒與所述氧化硅層的質量比為0.12～0.88。

進一步的，所述硅碳負極材料的中值粒徑為5-25μm。。