[發(fā)明專利]一種鋰離子電池用高容量負(fù)極材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN113690423B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張波;孫斌;李德軍
• 申請（專利權(quán)）人: 天津師范大學(xué)
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M4/38;H01M4/48;H01M10/0525;C01B32/05;C01G19/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 天津合正知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12229
• 代理人: 王雨杰

1.一種鋰離子電池用高容量負(fù)極材料，其特征在于：所述負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)為以Si顆粒為支撐體、錫或錫氧化物為夾層、高分子樹脂裂解碳為最外層包覆層的三明治結(jié)構(gòu)；

所述鋰離子電池用高容量負(fù)極材料的制備方法，包括如下步驟：

S1：將納米Si、SnCl₄?5H₂O混合均勻之后在溫度為120℃-200℃的密閉容器中恒溫處理，加熱時間為12-18h后得到復(fù)合粉末其中，納米Si與SnCl₄?5H₂O的質(zhì)量比為（0.1-10）：1；

S2：將高分子樹脂加入醇溶劑中，并在20℃-60℃的溫度下超聲溶解，得到樹脂-醇溶液，高分子樹脂與醇溶劑的質(zhì)量比為（0.01-1）：1；

S3：在20℃-60℃下依次將步驟S1得到的復(fù)合粉末加入至樹脂-醇溶液中攪拌分散均勻后在50℃-100℃的溫度條件下進(jìn)行干燥處理12-24h，得到高分子樹脂為包覆層的復(fù)合物；

S4：將復(fù)合物進(jìn)行研磨后，以0.1℃/min -5℃/min的升溫速率升溫至500℃-900℃，保溫2-4小時進(jìn)行碳化處理，將碳化后的產(chǎn)物研磨得到最終產(chǎn)物。

2.權(quán)利要求1所述的鋰離子電池用高容量負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：將納米Si、SnCl₄?5H₂O混合均勻之后在溫度為120℃-200℃的密閉容器中恒溫處理，加熱時間為12-18h后得到復(fù)合粉末；

S2：將高分子樹脂加入醇溶劑中，并在20℃-60℃的溫度下超聲溶解，得到樹脂-醇溶液；

S3：在20℃-60℃下依次將步驟S1得到的復(fù)合粉末加入至樹脂-醇溶液中攪拌分散均勻后在50℃-100℃的溫度條件下進(jìn)行干燥處理12-24h，得到高分子樹脂為包覆層的復(fù)合物；

S4：將復(fù)合物進(jìn)行研磨后，以0.1℃/min -5℃/min的升溫速率升溫至500℃-900℃，保溫2-4小時進(jìn)行碳化處理，將碳化后的產(chǎn)物研磨得到最終產(chǎn)物。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池用高容量負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟S4中升溫至800℃-900℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池用高容量負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟S1中納米Si與SnCl₄?5H₂O的質(zhì)量比為（0.1-10）：1。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池用高容量負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟S1中納米Si與SnCl₄?5H₂O的質(zhì)量比為（0.5-5）：1。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池用高容量負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述高分子樹脂為酚醛樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、聚戊二酸丙二醇酯中的一種或幾種，所述的醇溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、異丙醇、丁醇中的一種或幾種。

7.權(quán)利要求2所述的鋰離子電池用高容量負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟S2中高分子樹脂與醇溶劑的質(zhì)量比為（0.01-1）：1。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池用高容量負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟S3中復(fù)合粉末與樹脂-醇溶液中高分子樹脂的質(zhì)量比為（0.5-1.5）：1。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池用高容量負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟S4中研磨后的復(fù)合物轉(zhuǎn)移到管式爐中，在保護(hù)氣體下進(jìn)行碳化處理，研磨時間為2-4小時，所述保護(hù)氣體為氬氣或氮氣。

10.一種鋰離子電池，其特征在于：所述鋰離子電池包含權(quán)利要求1所述的負(fù)極材料。