[發(fā)明專利]一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011381418.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN112467112A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔大祥;李天昊;李夢(mèng)飛;劉鵬飛;周霖;葛美英;張芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 上海東亞專利商標(biāo)代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本發(fā)明提供了一種硅/石墨/碳鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，以商業(yè)化微米級(jí)硅粉和石墨為原料，利用球磨的方法將硅和石墨進(jìn)行粉碎和混合，通過熱解法制備出經(jīng)過質(zhì)量配比后的硅/石墨/熱解碳復(fù)合材料，能夠有效提高電極材料導(dǎo)電性。該制備工藝比較簡(jiǎn)單，容易操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池因高能量密度、優(yōu)異的循環(huán)壽命、高工作電壓、較低的自放電率、環(huán)境友好等突出優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。石墨類負(fù)極材料是目前商業(yè)化鋰離子電池使用的主要負(fù)極材料，已不能滿足下一代高比能量鋰離子電池得需求。因此，尋找超高儲(chǔ)鋰能力的負(fù)極材料以替代石墨類材料成為熱點(diǎn)。

目前，大多數(shù)的報(bào)道都把重心用于研究循環(huán)性能較好的納米硅碳復(fù)合材料，但是納米材料本身的堆積密度較低，巨大比表面積又引起更多的不可逆副反應(yīng)從而造成較低的首次效率，限制了納米硅碳復(fù)合材料的實(shí)際應(yīng)用。

微米材料相比納米材料具有更高的振實(shí)密度，獲得微米級(jí)高性能硅碳復(fù)合材料是硅基材料近期工業(yè)化的一個(gè)迫切需求。

本發(fā)明以微米級(jí)的商業(yè)化硅粉為硅源，開發(fā)可滿足工業(yè)化需求的硅碳復(fù)合材料制備方法，獲得電化學(xué)性能優(yōu)異的微米級(jí)硅碳復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明目的在于提供一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，一種特定質(zhì)量比的Si/G/C復(fù)合材料。

本發(fā)明目的通過以下方案實(shí)現(xiàn)：一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，鋰離子電池負(fù)極材料為燒結(jié)所得Si/石墨/碳混合物與氧化亞硅的復(fù)合材料，其中,硅/石墨/碳：氧化亞硅的質(zhì)量比為17:83，包括如下步驟：

（1）以質(zhì)量比1：（2-3.5）商業(yè)化200目硅粉和石墨材料為原材料，在 轉(zhuǎn)速275r/min下球磨80h；

（2）將獲得的硅/石墨復(fù)合材料加入到溶解有一定量瀝青的1，4-環(huán)氧丁烷（C₄H₈O）溶液中，不斷攪拌使之均勻混合；

（3）待1，4-環(huán)氧丁烷揮發(fā)完全后得到固體混合物，將材料在管式爐中900℃氬氣氣氛下熱解3h；

（4）待管式爐冷卻至室溫，將材料粉碎、過篩得到硅/石墨/熱解碳復(fù)合材料（Si/G/C），與氧化亞硅機(jī)械混合至所述比例即可得最終產(chǎn)品鋰離子電池負(fù)極材料。

所用硅粉為200目微米級(jí)硅粉，粒度分布在80μm左右。

所用溶劑為含有瀝青的1，4-環(huán)氧丁烷溶液。

通過熱解法制備出合適質(zhì)量配比的硅/石墨/熱解碳復(fù)合材料，能夠有效提高電極材料導(dǎo)電性。本發(fā)明制備工藝比較簡(jiǎn)單，容易操作。

附圖說明

圖1為Si/G/C復(fù)合材料制成的負(fù)極極片的SEM圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

一種鋰離子電池負(fù)極材料，鋰離子電池負(fù)極材料為燒結(jié)所得Si/石墨/碳混合物與氧化亞硅得復(fù)合材料，硅/石墨/碳：氧化亞硅的質(zhì)量比為17:83，按如下步驟制備：

（1）以5g商業(yè)化200目硅粉和15g石墨為原材料，在 275r/min 的轉(zhuǎn)速下球磨80h；

（2）將獲得的硅/石墨復(fù)合材料加入到溶解有一定量瀝青的1，4-環(huán)氧丁烷（C₄H₈O）溶液中，不斷攪拌使之均勻混合；

（3）待1，4-環(huán)氧丁烷揮發(fā)完全后得到固體混合物，將材料在管式爐中900℃氬氣氣氛下熱解3h；