[发明专利]硅/高分子复合微球及锂离子电池用硅碳复合负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硅/高分子复合微球乳液，其特征在于通过下述步骤制备：

（1）制备硅分散液：使用可聚合性的不饱和单体0～99.5重量份和100～0.5重量份的交联剂混合作为研磨溶剂，可聚合性的不饱和单体和交联剂两者之和为100重量份，在占单体和交联剂总量0.005～0.5wt%阻聚剂的存在下，利用研磨机研磨硅，并在硅的研磨液内，加入有机弱酸，调节硅研磨分散液的pH值，硅的含量为单体和交联剂总量的3-10%；

（2）把硅分散液转入到装有搅拌器的受惰性气体保护的密闭容器中，向球磨好的硅分散液中加入单体和交联剂总量1～15wt%偶联剂，以900～1500r/min速度搅拌，搅拌时间30min，得到疏水化处理后的硅分散液；继续加入单体和交联剂总量0～5wt%的导电炭黑、单体和交联剂总量1～10wt%的油溶性引发剂、单体和交联剂总量0.1～2.0wt%的链转移剂，以900～1500r/min速度搅拌，形成有机单体/硅/炭黑分散液作为分散相；

（3）往3倍于单体和交联剂总量的去离子水中加入单体和交联剂总量1～5.0wt%的聚乙烯醇，使其完全溶解成均匀透明的溶液，再加入单体和交联剂总量0.005～0.5wt%的亚硝酸钠并让其溶解，作为连续相；

（4）把上述分散相边搅拌边加入到连续相中，使其均匀分散，然后再将该分散液加入到高速剪切乳化分散机中进行乳化分散得乳化分散液；

（5）将上述乳化分散液加入到装备有回流冷凝管、分液漏斗、温度计、氮气通管的反应器中，边搅拌边升温至80℃，反应30min，再升温至90℃，反应6～10h，得到固含量在20～35%范围的硅/高分子复合微球乳液。

2.根据权利要求1所述硅/高分子复合微球乳液，其特征在于：硅研磨液中硅颗粒的平均粒径为20～200nm；

可聚合性的不饱和单体选自：丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、醋酸乙烯；

有机弱酸选自：乙酸、富馬酸、衣康酸、油酸、草酸、硬脂酸、柠檬酸、马来酸、富马酸、己二酸；

阻聚剂选自：对苯二酚、对苯醌、β－苯基萘胺亚硝酸钠、2.6-二硝基对甲酚、亚硝酸钠、二乙基羟胺；

交联剂选自：聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

3.根据权利要求1所述硅/高分子复合微球乳液，其特征在于：炭黑平均粒径为10～100nm；

偶联剂选自：3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷KBE-502、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷KBM-502、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷KBM-503、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷KBE-503、3-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷KBM-5103；

链转移剂选自：2-巯基乙醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、巯基乙酸2-乙基己酯；

油溶性引发剂选自过氧化类、偶氮类引发剂的一类或两类并用。

4.根据权利要求3所述硅/高分子复合微球乳液，其特征在于：过氧化类引发剂包括过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化-2-乙基丁酸、叔丁基过氧化-2-乙基己酸、叔己基过氧化新戊酸的一种或几种并用，偶氮类引发剂包括偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯一种或几种并用。

5.一种利用权利要求1所述硅/高分子复合微球乳液制备锂离子电池用硅碳复合负极材料的方法，其特征在于：用权利要求1所述硅/高分子复合微球乳液作为前驱体，制备硅碳复合锂离子电池负极。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于步骤如下：

将权利要求1所述硅/高分子复合微球乳液进行离心分离，然后放置于真空干燥箱在50℃烘干48h。

热处理：常压下，在浓度不低于99%的氮气或惰性气氛下，对上述烘干样进行热处理，用30min从室温升温到120℃并保温30min，然后用4h从120℃升到600℃并保温2h，最后用1.2h从600℃升到800℃并保温1h，自然冷却至室温；

粉碎到粒度为15～30μm，并过200目筛，得到锂离子电池硅碳复合负极材料。

7.一种锂离子电池用硅碳复合负极材料，其特征在于：用权利要求1所述硅/高分子复合微球乳液作为前驱体而制成。