[發明專利]硅鐵復合負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210255422.8
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114709382A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 王培初;鄧明華;任建國;田立斌;黃浩
• 申請（專利權）人: 惠州市貝特瑞新材料科技有限公司;惠州市鼎元新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 惠州知儂專利代理事務所(普通合伙) 44694
• 代理人: 羅佳龍

本申請提供一種硅鐵復合負極材料及其制備方法。上述的硅鐵復合負極材料的制備方法包括以下步驟：將硅鐵合金加入至溶劑中，并進行研磨混合操作，得到硅鐵合金漿料；將導電劑漿料和碳源加入至硅鐵合金漿料中，并進行分散攪拌操作，得到納米混合漿料；對納米混合漿料進行噴霧干燥操作，得到球形顆粒前驅體；將碳包覆材料加入至球形顆粒前驅體中，并進行攪拌混合操作，得到碳包覆硅鐵合金；將碳包覆硅鐵合金進行碳化操作，得到硅鐵復合負極材料。上述的硅鐵復合負極材料的制備方法能夠有效提高硅鐵復合負極材料的比容量和首次充放電效率。

技術領域

本發明涉及新材料技術領域，特別是涉及一種硅鐵復合負極材料及其制備方法。

背景技術

隨著鋰離子電池應用越來越廣泛，對比能量和成本的要求越來越高。目前商品化的主要采用石墨負極材料，經過近三十年的發展，其能量密度已接近理論值水平(理論比容量372mAh/g)，從而限制了鋰離子電池能量密度的進一步提高。近年來，高容量的負極材料受到廣泛關注，其中硅負極材料由于高的比容量(理論比容量達到4200mAh/g)具有良好發展前景。

但硅負極在充放電過程中由于體積膨脹大導致循環性能差，目前主要通過納米化和碳包覆并與石墨復合后制備硅碳負極材料，并已得到產業化應用，但硅的納米化成本高，目前硅的添加量較低。硅鐵合金可降低充放電過程體積膨脹，但由于導電性較差，有效比容量較低。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種提高有效比容量和首次充放電效率的硅鐵復合負極材料及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種硅鐵復合負極材料的制備方法，包括以下步驟：

將硅鐵合金加入至溶劑中，并進行研磨混合操作，得到硅鐵合金漿料；

將導電劑漿料和碳源加入至所述硅鐵合金漿料中，并進行分散攪拌操作，得到納米混合漿料；

對所述納米混合漿料進行噴霧干燥操作，得到球形顆粒前驅體；

將碳包覆材料加入至所述球形顆粒前驅體中，并進行攪拌混合操作，得到碳包覆硅鐵合金；

將所述碳包覆硅鐵合金進行碳化操作，得到所述硅鐵復合負極材料。

在其中一個實施例中，所述硅鐵合金的平均粒徑小于100μm。

在其中一個實施例中，所述溶劑為無水乙醇或異丙醇。

在其中一個實施例中，所述研磨混合操作中的研磨時間為0.5小時～2小時。

在其中一個實施例中，所述導電劑漿料為導電石墨、碳纖維、石墨烯、科琴黑、氣相生長碳纖維和碳納米管中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述碳源為SBR、PVP中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述碳源的添加量為所述硅鐵合金的5％～15％。

在其中一個實施例中，所述噴霧干燥操作中的進口溫度為220℃～250℃，出口溫度為80℃～100℃。

在其中一個實施例中，所述碳化操作中的溫度為800℃～1000℃。

一種硅鐵復合負極材料，所述硅鐵復合負極材料由上述任一實施例所述的硅鐵復合負極材料的制備方法制備得到。

與現有技術相比，本發明至少具有以下優點：