[發明專利]一種硅碳復合負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011282979.8
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112520732A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 徐娟
• 申請（專利權）人: 阜陽申邦新材料技術有限公司
• 主分類號: C01B32/21
• 分類號: C01B32/21;C01B33/02;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥金律專利代理事務所(普通合伙) 34184
• 代理人: 楊霞

1.一種硅碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、采用含有氨基的硅烷偶聯劑分別對硅粉和石墨進行表面修飾反應，得到氨基功能化的硅材料和氨基功能化的石墨材料；

S2、將氨基功能化的硅材料和石墨材料與含酰胺基的聚酰亞胺進行混合，得到硅碳復合材料前驅體；

S3、將硅碳復合材料前驅體在惰性氣體保護下進行碳化處理，即得到所述硅碳復合負極材料。

2.根據權利要求1所述硅碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述含有氨基的硅烷偶聯劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基二乙氧基甲基硅烷、3-(2-氨基乙基氨基)丙基二甲氧基甲基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷中的至少一種。

3.根據權利要求1或2所述硅碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述硅粉的平均粒徑為50-200nm；所述石墨為天然石墨或人造石墨，其平均粒徑為1-30μm；

優選地，所述硅粉和石墨的重量比為1:3-10。

4.根據權利要求1-3任一項所述硅碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，步驟S1具體包括：將硅粉和石墨分別分散于有機溶劑中，加入含有氨基的硅烷偶聯劑，在30-80℃下攪拌反應2-6h，得到氨基功能化的硅材料和氨基功能化的石墨材料。

5.根據權利要求1-4任一項所述硅碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述含酰胺基的聚酰亞胺是通過將含酰胺基二胺和四羧酸二酐進行縮聚反應得到；

優選地，所述含酰胺基二胺為4，4'-二氨基苯酰替苯胺或N，N'-雙(4-氨基苯基)對苯二甲酰胺中的至少一種。

優選地，所述四羧酸二酐為3，3'，4，4'-聯苯四羧酸二酐、4，4'-氧雙鄰苯二甲酸二酐、3，3'，4，4'-二苯甲酮四甲酸二酐、1，2，3，4-環丁烷四羧酸二酐或1，2，3，4-環戊烷四羧酸二酐中的至少一種。

6.根據權利要求1-5任一項所述硅碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述氨基功能化的硅材料與含酰胺基的聚酰亞胺的質量比為1:1-40。

7.根據權利要求1-6任一項所述硅碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，步驟S2具體包括：將氨基功能化的硅材料和石墨材料加入到含酰胺基的聚酰亞胺溶液中，攪拌均勻后，得到硅碳復合材料前驅體。

8.根據權利要求1-7任一項所述硅碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，步驟S3具體包括：將硅碳復合材料前驅體在氬氣氣氛下，以1-10℃/min的升溫速率升溫至600-1000℃，保溫1-10h后完成碳化處理。

9.一種硅碳復合負極材料，其是根據權利要求1-8任一項所述制備方法制備得到。

10.一種碳硅負極片，其包含權利要求9所述的硅碳復合負極材料。