[發明專利]一種低成本制備石墨包覆納米硅鋰電池負極材料的方法

在審

• 申請號: 202011369100.3
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112421048A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 陳慶;廖健淞;司文彬;李鈞
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/38;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
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1.一種低成本制備石墨包覆納米硅鋰電池負極材料的方法，其特征在于，所述方法是將膨脹石墨板材加入四氯化硅中，在氬氣氛圍下加熱反應獲得改性膨脹石墨板，接著使用氫氣作為氣源進行等離子體處理獲得納米硅顆粒插層石墨板，再與金屬鋰片接入直流電源正極，在六氟磷酸鋰/碳酸乙烯酯溶液中處理，之后將石墨板干燥、粉碎，得到石墨包覆納米硅鋰電池負極材料，具體制備方法如下：

（1）將膨脹石墨板材浸漬于四氯化硅中，然后將體系密封并使用氬氣置換，接著將體系加熱并保溫處理，反應結束后自然冷卻至室溫，再將板材取出烘干，獲得負載Si⁴⁺的改性膨脹石墨板；

（2）將獲得的負載Si⁴⁺的改性膨脹石墨板置于微波等離子體設備中，然后使用氫氣作為氣源進行等離子體處理，接著冷卻至室溫，獲得納米硅顆粒插層石墨板；

（3）將獲得的納米硅顆粒插層石墨板接入直流電源正極，金屬鋰片接入直流電源負極，然后固定在六氟磷酸鋰/碳酸乙烯酯溶液中處理，使鋰充分嵌入石墨，接著將石墨板取出，干燥，粉碎，即可得到石墨包覆納米硅鋰電池負極材料。

2.根據權利要求1所述的一種低成本制備石墨包覆納米硅鋰電池負極材料的方法，其特征在于，步驟（1）中所述膨脹石墨板材為正方形或長方形板材，厚度為10-15mm。

3.根據權利要求1所述的一種低成本制備石墨包覆納米硅鋰電池負極材料的方法，其特征在于，步驟（1）中所述保溫處理的溫度控制在100-300℃，保溫1-2h。

4.根據權利要求1所述的一種低成本制備石墨包覆納米硅鋰電池負極材料的方法，其特征在于，步驟（1）中所述負載Si⁴⁺的改性膨脹石墨板制備中，膨脹石墨板材、四氯化硅的質量比例為1-10:30-40。

5.根據權利要求1所述的一種低成本制備石墨包覆納米硅鋰電池負極材料的方法，其特征在于，步驟（2）中所述等離子體處理的溫度控制在1100-1200℃，處理1-6h。

6.根據權利要求1所述的一種低成本制備石墨包覆納米硅鋰電池負極材料的方法，其特征在于，步驟（3）中所述直流電源的電壓為2-3V，電流密度為10-100mA/g（以四氯化硅質量計）。

7.根據權利要求1所述的一種低成本制備石墨包覆納米硅鋰電池負極材料的方法，其特征在于，步驟（3）中所述六氟磷酸鋰/碳酸乙烯酯溶液的摩爾比例為1-1.2mol/L。

8.根據權利要求1所述的一種低成本制備石墨包覆納米硅鋰電池負極材料的方法，其特征在于，步驟（3）中處理時間2-4h。

9.根據權利要求1所述的一種低成本制備石墨包覆納米硅鋰電池負極材料的方法，其特征在于，步驟（3）中所述粉碎是將石墨板粉碎為粒徑小于10μm的微粒。