[發明專利]含碳層硅負極材料的制備方法、負極極片及其制作方法和鋰離子電池

在審

• 申請號: 202211229049.5
• 申請日: 2022-10-09
• 公開（公告）號: CN115377397A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 唐文;劉嬌;黃雙福;江柯成
• 申請（專利權）人: 江蘇正力新能電池技術有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/133;H01M4/1393;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 劉建榮

1.一種含碳層硅負極材料的制備方法，其特征在于，包括：

將硅顆粒、鋁鋯原料、第一聚合物在水中加熱混合，以使所述第一聚合物與所述鋁鋯原料形成包覆所述硅顆粒的第一碳層，以得到含有包覆硅顆粒的混合漿液；

利用包含微顆粒的熱風將所述混合漿液霧化，以使所述微顆粒附著于所述包覆硅顆粒，并對霧氣進行過濾，以得到第一顆粒；

對所述第一顆粒進行焙燒，以得到第二顆粒；

將所述第二顆粒與第二聚合物、鋰源以及線性碳材料混合焙燒，以使所述第二聚合物、所述鋰源以及所述線性碳材料形成包覆所述第二顆粒的第二碳層，以得到所述含碳層硅負極材料。

2.根據權利要求1所述的含碳層硅負極材料的制備方法，其特征在于，將硅顆粒、鋁鋯原料、第一聚合物在水中加熱混合，以使所述第一聚合物與所述鋁鋯原料形成包覆所述硅顆粒的第一碳層，以得到含有包覆硅顆粒的混合漿液的步驟，包括：

將所述硅顆粒、所述鋁鋯原料在水中混合、攪拌，調節pH值不大于7；

加入所述第一聚合物，并加熱至70～240℃。

3.根據權利要求1所述的含碳層硅負極材料的制備方法，其特征在于，利用包含微顆粒的熱風將所述混合漿液霧化，以使所述微顆粒附著于所述包覆硅顆粒，并對霧氣進行過濾，以得到第一顆粒的步驟，包括：

將所述混合漿液置于干燥機中，向所述干燥機內通入含有所述微顆粒的熱風進行霧化；

令霧氣通過濾網，以使所述濾網收集所述第一顆粒。

4.根據權利要求1所述的含碳層硅負極材料的制備方法，其特征在于，將所述第二顆粒與第二聚合物、鋰源以及線性碳材料混合焙燒，以使所述第二聚合物、所述鋰源以及所述線性碳材料形成包覆所述第二顆粒的第二碳層，以得到所述含碳層硅負極材料的步驟，包括：

將所述第二聚合物、所述鋰源以及所述線性碳材料混合均勻并加熱，以得到混合料；

將所述第二顆粒與所述混合料混合均勻并加熱，然后在惰性氣體氛圍下焙燒；

焙燒產物降溫后，對其依次進行球磨、除磁、水洗，以得到所述含碳層硅負極材料。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的含碳層硅負極材料的制備方法，其特征在于，所述硅顆粒為納米硅材料、微米硅材料、SiO_x材料、硅納米線、硅微米線中的至少一種。

6.根據權利要求1-4中任一項所述的含碳層硅負極材料的制備方法，其特征在于，所述鋁鋯原料為氯化鋁、氯化鋯、硝酸鋁、硝酸鋯、偏鋁酸鋯、三甲酸鋁中的至少一種。

7.根據權利要求1-4中任一項所述的含碳層硅負極材料的制備方法，其特征在于，所述第一聚合物為間苯二酚甲醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乳酸中的至少一種。

8.根據權利要求1-4中任一項所述的含碳層硅負極材料的制備方法，其特征在于，所述微顆粒為石墨微粉。

9.根據權利要求8所述的含碳層硅負極材料的制備方法，其特征在于，所述微顆粒的粒徑不大于1.2μm。

10.根據權利要求1-4中任一項所述的含碳層硅負極材料的制備方法，其特征在于，所述鋰源為丁基鋰、氯化鋰、醋酸鋰、草酸鋰、氟化鋰、溴化鋰、苯基鋰中的至少一種。

11.根據權利要求1-4中任一項所述的含碳層硅負極材料的制備方法，其特征在于，所述線性碳材料為碳纖維、碳線、碳管、石墨纖維、石墨線、石墨管中至少一種。

12.根據權利要求11所述的含碳層硅負極材料的制備方法，其特征在于，所述線性碳材料的長度為2～100nm。

13.一種負極極片，其特征在于，包括負極集流體與涂覆于所述負極集流體的負極活性材料，所述負極活性材料包含權利要求1-12中任一項所述的制備方法制得的含碳層硅負極材料。