[發明專利]一種利用光伏鋸末漿制備多孔納米硅基復合負極材料的方法

有效

• 申請號: 202310519246.9
• 申請日: 2023-05-10
• 公開（公告）號: CN116247190B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 李斌;李小康;郭華彬;何海山;賴微棟;李啊林
• 申請（專利權）人: 贛州吉銳新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/62;H01M10/052;B82Y30/00
• 代理公司: 贛州智府晟澤知識產權代理事務所(普通合伙) 36128
• 代理人: 李琦

本發明公開了一種利用光伏鋸末漿制備多孔納米硅基復合負極材料的方法，以光伏鋸末漿為原料，通過酸溶去除其中的金屬雜質；接著通過堿溶使微米硅粉產生多孔結構，并利用強堿性溶液產生的靜電分層特性分離出多孔微米硅粉；接下來通過還原性醇類有機溶劑剝離多孔微米硅粉，使得多孔微米硅粉沿解理面剝離，分裂出光滑片狀平面，得到具有良好嵌入作用的多孔納米片狀硅，然后將具有光滑片狀平面的多孔納米片狀硅與導電炭黑復合，并通過粘結劑的交聯作用，增強多孔納米硅與導電炭黑復合材料的結合力，最后通過噴霧造粒的方式得到多孔納米硅基復合負極材料，有助于環保、低能耗實現光伏鋸末漿中微米硅粉的回收利用。

技術領域

本發明屬于資源回收再利用制備電池負極材料的技術領域，具體而言，涉及一種利用光伏鋸末漿制備多孔納米硅基復合負極材料的方法。

背景技術

光伏硅片是制作太陽能電池的核心材料，為了得到適宜厚度的光伏硅片，需要對高純硅錠進行鋸切成片處理，在鋸切過程中，只有不到60%的硅錠被鋸切成光伏硅片，其余40%的硅錠則成為亞微米級的光伏鋸末廢料損失在切割液中。目前國內外普遍使用的是線切割技術，即利用電機帶動金剛石切割絲線高速旋轉，在金剛石切割絲線與等待鋸切的高純硅錠之間，以摻有表面活性劑的聚乙二醇作為切割液、碳化硅微粉作為磨粒來完成鋸切工序。鋸切完成后，光伏鋸末廢料與切割液的混合漿料形成光伏鋸末漿，光伏鋸末漿的主要成分為30%左右高純的微米硅粉、30%左右的碳化硅粉、30%左右的聚乙二醇、4%左右的石墨、1%左右的金屬雜質。

由于線切割過程處于切割液的充分冷卻下，微米硅粉并沒有發生氧化，因此，光伏鋸末漿經過雜質分離后，所得到的微米硅粉純度較高，可以作為鋰電池硅基復合負極材料的原料，有助于環保、低能耗實現微米硅粉的回收利用。

硅擁有高達4200mAh/g的理論克容量，相較目前大規模應用的石墨（理論克容量372mAh/g）來說，極具替代應用前景，因此，利用如上微米硅粉制備出高附加值、高性能的鋰電池用多孔納米硅基復合負極材料，能夠實現資源的循環利用。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種利用光伏鋸末漿制備多孔納米硅基復合負極材料的方法，不僅有助于環保、低能耗實現光伏鋸末漿中微米硅粉的回收利用，還能制備高附加值、高性能的鋰電池用多孔納米硅基復合負極材料，實現資源的循環利用。

為實現上述目的，本申請通過以下實施例的方式來實現：

一種利用光伏鋸末漿制備多孔納米硅基復合負極材料的方法，包括如下步驟：

步驟S1酸溶：室溫條件下攪拌光伏鋸末漿并往其中加入有機酸溶解金屬雜質，固液分離得到以微米硅粉和碳化硅粉為主的摻雜少量石墨的混合物。

步驟S2堿溶：室溫條件下往上述混合物中加入強堿性物質，強堿性物質與微米硅粉反應，溶解掉部分硅，形成多孔微米硅粉，與此同時，強堿性環境下的靜電排斥力使得比重小的微米硅粉、石墨漂浮在懸浮液上面，顆粒大且比重相對較大的碳化硅粉沉于懸浮液底部，進而可分離得到多孔微米硅粉（混有少量石墨）并干燥；需要說明的是，光伏鋸末漿里的石墨具有優良的導電性，是目前主流的鋰電池負極材料，也是納米硅基復合負極材料的改性摻雜材料，因此，石墨不需要額外的方式去除，后續描述中也不做另外說明。

步驟S3解理納米化：將分離干燥后的多孔微米硅粉與還原性醇類有機溶劑加入砂磨機，使多孔微米硅粉沿解理面剝離，形成多孔納米片狀硅。

步驟S4均質分散：往多孔納米片狀硅與還原性醇類有機溶劑的混合漿料中加入導電炭黑和粘結劑，并進行均質分散，獲得均一漿料。

步驟S5噴霧造粒：利用均一漿料噴霧造粒形成多孔納米硅基復合負極材料。