[发明专利]一种用于锂离子电池的硅碳复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于锂离子电池的硅碳复合材料的制备方法，其特征在于：

所述制备方法具有如下步骤：取1000g中值粒径为4μm的微米晶体硅粉与1500g乙醇，50g聚乙烯吡咯烷酮，在砂磨机中砂磨至得到中值粒径为0.4μm的纳米硅颗粒浆料，向纳米硅颗粒浆料中加入含有20g多壁碳纳米管的浆料和20g科琴黑粉末，继续砂磨30分钟，将250g葡萄糖溶解于2250g去离子水配成葡萄糖水溶液倒入砂磨机，与硅纳米颗粒浆料充分混合30分钟后用去离子水稀释至固含量为10%，随后进行喷雾干燥处理，得到中值粒径为15μm的球形二次颗粒，随后在氩气惰性气氛中，在600℃下加热2小时，使葡萄糖碳化得到无定形碳粘结和包覆的硅颗粒/多壁碳纳米管/科琴黑球形复合颗粒，将上述球形复合颗粒全部进行气流粉碎处理，得到中值粒径为10μm的不规则形状的复合颗粒，取上述不规则形状的复合颗粒536g，取2000目的石油沥青429g，用VC混合机机械混合10分钟后，在氮气保护氛围下，一边搅拌一边将设备升温至300℃后保持30分钟，随后缓慢冷却至室温，将上述石油沥青包覆的材料在氩气惰性气氛中，在400℃下保温2小时，随后升温至900℃碳化2小时，自然冷却至室温后破碎过筛，得到具有无定形碳包覆层的硅颗粒/多壁碳纳米管/科琴黑/无定形碳复合颗粒；

或者，所述制备方法具有如下步骤：取1000g二次颗粒团聚体中值粒径为2μm，一次颗粒中值粒径为0.2μm的无定形纳米硅粉与1000g乙醇，10g十六烷基三甲基溴化铵，在砂磨机中砂磨分散至得到中值粒径为0.2μm的硅纳米颗粒浆料，向硅纳米颗粒浆料中加入50g气相生长炭纤维粉末，继续砂磨30分钟，将240g酚醛树脂溶解于2160g无水乙醇配成酚醛树脂溶液倒入砂磨机，与硅纳米颗粒浆料充分混合30分钟后用无水乙醇稀释至固含量为10%，随后进行喷雾干燥处理，得到的球形二次颗粒的中值粒径为12μm，将喷雾干燥后的干粉在氩气惰性气氛中，在800℃下加热2小时，使酚醛树脂碳化，得到无定形碳粘结和包覆的硅颗粒/气相生长炭纤维球形复合颗粒，将上述球形复合颗粒全部进行气流粉碎处理，得到中值粒径为6μm的不规则形状的复合颗粒；取上述不规则形状的复合颗粒561g，取过200目筛的石油沥青449g，用VC混合机机械混合10分钟后，一边搅拌一边喷淋加入300g二甲基已酰胺，随后一边通氮气一边将设备升温至300℃后继续搅拌30分钟，随后冷却至室温，将上述石油沥青包覆的材料在氩气惰性气氛中，在400℃下保温2小时，随后升温至1000℃碳化2小时，自然冷却至室温后破碎过筛，得到具有无定形碳包覆层的硅颗粒/气相生长炭纤维/无定形碳复合颗粒；

或者，所述制备方法具有如下步骤：取1000g中值粒径为3μm的多晶硅粉与1000g去离子水，20g聚丙烯酸钠，在高速分散机中高速分散30分钟，得到硅颗粒浆料，向硅颗粒浆料中加入含有20g多壁碳纳米管的浆料，继续分散30分钟，将80g葡萄糖溶解于320g去离子水配成葡萄糖水溶液倒入分散机，与硅颗粒/多壁碳纳米管的混合浆料充分混合30分钟后用去离子水稀释至固含量为20%，随后进行喷雾干燥处理，得到球形二次颗粒的中值粒径为50μm，将喷雾干燥后的干粉在氩气惰性气氛中，在700℃下加热2小时，使葡萄糖碳化，得到无定形碳粘结和包覆的多壁碳纳米管/硅颗粒球形复合颗粒，将上述球形复合颗粒全部进行球磨处理，得到中值粒径为20μm的不规则形状的复合颗粒，取上述不规则形状的复合颗粒520g，取聚乙烯醇80g，用VC混合机机械混合10分钟后，一边搅拌一边喷淋加入300g水，随后一边通氮气一边将设备升温至100℃后继续搅拌60分钟，随后继续搅拌和保温至水分蒸干，粉末冷却至室温，将上述聚乙烯醇包覆的材料在氮气惰性气氛中，在250℃下保温2小时，随后升温至700℃碳化3小时，自然冷却至室温后破碎过筛，得到具有无定形碳包覆层的硅颗粒/多壁碳纳米管/无定形碳复合颗粒；

或者，所述制备方法具有如下步骤：1000g中值粒径为3μm的晶体硅颗粒与2800g二甲基甲酰胺，在砂磨机中砂磨至得到中值粒径为0.5μm的硅颗粒浆料，向浆料中加入10g SuperP粉末，继续砂磨30分钟，将100g煤沥青分散于900g二甲基甲酰胺配成煤沥青悬浮液倒入砂磨机与硅颗粒/Super P浆料充分混合30分钟后用VC混合机在搅拌的情况下加热并抽真空进行烘干处理，将干燥后的材料在氩气惰性气氛中，在900℃下加热2小时，使煤沥青碳化，得到无定形碳粘结和包覆的硅颗粒/Super P复合颗粒，碳化后的材料用对辊机破碎过100目筛后，用气流粉碎机粉碎得到中值粒径为10μm的不规则形状颗粒，取煤沥青250g加入1000g二甲基甲酰胺中，边搅拌边加入上述不规则形状颗粒511g，将分散盘速度升至1000rpm，在氮气氛围下将搅拌容器温度升至150℃，在温度到达150℃后继续分散30分钟；随后升温至200℃，保持缓慢搅拌至二甲基甲酰胺完全蒸干，将得到的煤沥青包覆的材料在氩气惰性气氛中，在300℃下保温2小时，随后升温至900℃碳化2小时，自然冷却至室温后破碎过筛，得到具有无定形碳包覆层的硅颗粒/Super P/无定形碳复合颗粒；

或者，所述制备方法具有如下步骤：取1000g中值粒径为2μm的多晶硅粉与2000g二甲基乙酰胺，在砂磨机中砂磨至得到中值粒径为0.3μm的硅纳米颗粒浆料，向硅纳米颗粒浆料中加入含有8g单壁碳纳米管的浆料，继续砂磨30分钟，将160g石油沥青分散于1440g二甲基乙酰胺后倒入砂磨机，与硅纳米颗粒浆料充分混合30分钟后用VC混合机在搅拌的情况下加热并抽真空进行烘干处理，干燥得到的材料在氩气惰性气氛中，在700℃下加热2小时，使石油沥青碳化，得到无定形碳粘结和包覆的硅颗粒/单壁碳纳米管复合颗粒，碳化后的材料用对辊机破碎过100目筛后，用气流粉碎机粉碎得到中值粒径为10μm的不规则形状颗粒，取煤沥青326g加入1500g二甲基甲酰胺中，边搅拌边加入上述不规则形状颗粒544g，将分散盘速度升至1000rpm，在氮气氛围下将搅拌容器温度升至150℃，在温度到达150℃后继续分散30分钟，随后升温至200℃，保持缓慢搅拌至二甲基甲酰胺完全蒸干；将得到的煤沥青包覆的材料在氩气惰性气氛中，在300℃下保温2小时，随后升温至900℃碳化2小时，自然冷却至室温后破碎过筛，得到具有无定形碳包覆层的硅颗粒/单壁碳纳米管/无定形碳复合颗粒。