[發(fā)明專利]一種鋰離子電池用硅合金負(fù)極材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010639797.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111755676A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王浩;胡亮;張少波;張小龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬鞍山科達(dá)普銳能源科技有限公司;安徽科達(dá)鉑銳能源科技有限公司;安徽科達(dá)新材料有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 馬鞍山市金橋?qū)＠碛邢薰?34111
• 代理人: 魯延生

1.一種鋰離子電池用硅合金負(fù)極材料，其特征在于：所述硅合金負(fù)極材料包含納米硅合金、導(dǎo)電碳和無(wú)定形碳，所述納米硅合金含有硅、金屬X和氧，其中金屬X是指鎂、銅、鋁、鋅、鐵、鈦、錳、鋰中的一種或多種的組合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池用硅合金負(fù)極材料，其特征在于：所述負(fù)極材料中納米硅合金的占比為30％～80wt.％，優(yōu)選為40％～60wt.％；導(dǎo)電碳的占比為10％～30wt.％，優(yōu)選為15％～25wt.％；無(wú)定形碳的占比為10％～40wt.％，優(yōu)選為20％～30wt.％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池用硅合金負(fù)極材料，其特征在于：所述負(fù)極材料的中值粒徑為2～20μm，負(fù)極材料的比表面積為1～10m²/g。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池用硅合金負(fù)極材料，其特征在于：所述硅合金中包含1～20wt.％的氧；優(yōu)選的，所述硅合金中包含10～18wt.％的氧。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池用硅合金負(fù)極材料，其特征在于：所述納米硅合金的制備方法包括：將硅合金原料進(jìn)行超細(xì)研磨；

所述硅合金原料為硅鎂合金、硅銅合金、硅鋁合金、硅鋅合金、硅鐵合金、硅鈦合金、硅錳合金、硅鋰合金中的一種或多種的組合；

所述硅合金原料為微米級(jí)顆粒，中值粒度D50為10～1000μm；

所述硅合金原料中硅的質(zhì)量含量≥60％；

所述超細(xì)研磨的方式為干法研磨或濕法研磨中的一種；

所述超細(xì)研磨設(shè)備為砂磨機(jī)或行星式球磨機(jī)中的一種；

研磨珠的材質(zhì)選自硬質(zhì)合金、氧化硅、硅酸鋯、氧化鋁、不銹鋼、瑪瑙、陶瓷和氧化鋯中的一種，研磨珠與硅合金的質(zhì)量比是(10～20):1；

研磨珠的直徑是0.05～2mm，研磨時(shí)間為40-60h；

當(dāng)采用濕法研磨時(shí)，研磨溶劑為甲醇、苯甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、異丙醇、丙二醇、丁醇、正丁醇、異丁醇、戊醇、新戊醇、辛醇中的一種或多種；醇類溶劑的純度≥99％；混合溶液固含量是10％～30wt.％；

通過(guò)馬爾文激光粒度儀測(cè)量的研磨后的納米硅合金的中值粒度D50≤100nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池用硅合金負(fù)極材料，其特征在于：所述硅合金分散在負(fù)極材料內(nèi)部；所述硅合金顆粒和導(dǎo)電碳的表面部分被無(wú)定型碳覆蓋。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池用硅合金負(fù)極材料，其特征在于：所述導(dǎo)電碳選自石墨烯、多層石墨片、碳納米管、碳納米纖維、導(dǎo)電炭黑、乙炔黑、科琴黑中的一種或多種；所述導(dǎo)電碳分散在負(fù)極材料內(nèi)部。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池用硅合金負(fù)極材料，其特征在于：所述負(fù)極材料的表面部分被無(wú)定形碳覆蓋，包覆碳層的平均厚度為10～2000nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池用硅合金負(fù)極材料，其特征在于：所述無(wú)定形碳為碳源材料在惰性氣氛中，600～1000℃溫度范圍內(nèi)分解形成的碳；

所述碳源材料為甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丙酮、丁烷、丁烯、戊烷、己烷、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、萘、苯酚、呋喃、吡啶、蒽、液化氣、檸檬酸、丙糖、丁糖、戊糖、己糖、葡萄糖、蔗糖、瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、糠醛樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚氯乙烯樹(shù)脂、聚醚聚酯樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、甲醛樹(shù)脂、聚甲醛、聚酰胺、聚砜、聚乙二醇、雙馬來(lái)酰亞胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈中的一種或多種；

所述高溫反應(yīng)裝置為氣相沉積爐、流化床、箱式爐、回轉(zhuǎn)爐、輥道窯和推板窯中的一種；

所述高溫反應(yīng)是在惰性氣氛中進(jìn)行，所述惰性氣體為氮?dú)狻鍤狻⒛蕷狻⒑庵械囊环N。

10.一種鋰離子電池負(fù)極材料，其特征在于，所述鋰離子電池負(fù)極材料為權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池用硅合金負(fù)極材料。