[發明專利]一種碳硅錫復合物負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110252869.5
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112635744B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 楊書廷;董紅玉;張芬麗;鄭延輝
• 申請（專利權）人: 河南電池研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/05;C01B33/021;C01B33/18;C01G19/02
• 代理公司: 新鄉市挺立眾創知識產權代理事務所(普通合伙) 41192
• 代理人: 林海

1.一種碳硅錫復合物負極材料，其特征在于，包括碳材料顆粒基體和包覆層，所述包覆層包括包覆內層和包覆外層；所述包覆內層為硅錫復合材料和無定型碳的混合，其中：所述硅錫復合材料為表面及孔洞中沉積有納米錫材料的蜂窩狀硅基材料，所述納米錫材料為單質錫、氧化亞錫和氧化錫中的至少一種；所述無定型碳包覆在所述硅錫復合材料的表面及填充在所述碳材料顆粒基體和所述硅錫復合材料之間的縫隙中；所述包覆外層為碳包覆層。

2.如權利要求1所述的碳硅錫復合物負極材料，其特征在于，所述碳材料顆粒基體為人造石墨、天然石墨、軟碳和硬碳中的至少一種。

3.如權利要求2所述的碳硅錫復合物負極材料，其特征在于，所述軟碳為中間相碳微球。

4.如權利要求1所述的碳硅錫復合物負極材料，其特征在于，所述包覆外層的碳包覆層為無定形碳、碳納米管、碳納米纖維和石墨烯中的至少一種。

5.如權利要求1所述的碳硅錫復合物負極材料，其特征在于，所述蜂窩狀硅基材料為氧化亞硅和/或納米硅。

6.如權利要求1至5之一所述碳硅錫復合物負極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，將硅基材料浸泡在質量濃度為5%-50%的氫氟酸溶液中，其中，所述硅基材料與所述氫氟酸溶液的質量比為1:5-30；室溫下攪拌0.5-3h，過濾，濾餅用蒸餾水洗滌至中性，40-100℃烘干，得到蜂窩狀硅基材料；其中，所述硅基材料為氧化亞硅和納米硅中的至少一種；所述納米硅的粒徑D₅₀為50-500nm；所述氧化亞硅粒徑D₅₀為0.5-5μm；

步驟二，將錫鹽與水按質量比為1：10-100混勻，攪拌下緩慢滴加0.01mol/L的鹽酸至澄清；其中，所述錫鹽為氯化亞錫和氯化錫中的至少一種；

步驟三，將步驟一所得蜂窩狀硅基材料加入步驟二所配制的溶液中完全浸沒，攪拌0.5-3h；緩慢滴加質量濃度為10%-50%的氨水溶液，使溶液pH值為4-10，繼續攪拌0.5-5h；

步驟四，抽濾，濾餅洗滌至中性，50-100℃烘干得硅錫復合材料前體；

步驟五，配制質量濃度為0.01%-2%高分子粘結劑溶液300質量份；將步驟四所得的硅錫復合材料前體1-20質量份、70-99質量份的碳材料顆粒基體、1-20質量份有機碳源加入到所述高分子粘結劑溶液中，攪拌0.5-5h，噴霧干燥，得黑色粉末；其中，所述碳材料顆粒基體的粒徑D₅₀為1-40μm；所述噴霧干燥的進風溫度為100-250℃；

步驟六，將所得黑色粉末與1-20質量份碳源在高速混合機中混合均勻，500-1100℃惰性氣氛處理2-24h，其中，所述惰性氣氛為氮氣、氬氣或氦氣氣氛。

7.如權利要求6所述碳硅錫復合物負極材料的制備方法，其特征在于，步驟五中所述高分子粘結劑為羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚丙烯酸、羥乙基纖維素、淀粉、明膠、海藻酸鈉中的至少一種。

8.如權利要求6所述碳硅錫復合物負極材料的制備方法，其特征在于，步驟五中所述有機碳源為聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖、蔗糖和檸檬酸中的至少一種。

9.如權利要求6所述碳硅錫復合物負極材料的制備方法，其特征在于，步驟六中的碳源為蔗糖、葡萄糖、檸檬酸、瀝青、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、碳納米管、碳納米纖維和石墨烯中的至少一種。