[发明专利]一种三元锂离子电池负极复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种三元锂离子电池负极复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将微米硅粉进行球磨得到纳米硅粉；(2)将步骤(1)获得的纳米硅粉和碳源进行二次球磨获得混合物；(3)将步骤(2)获得混合物在惰性气氛下热解形成硅、碳和石墨负极复合材料。根据本发明的方法制备的三元锂离子电池负极复合材料表现出较高的首次充放效率高达大约80％，而未加入石墨的硅碳复合材料‑硅/热解碳的首次充放效率只有60％左右。

技术领域

本发明涉及电池负极材料的制备方法，特别涉及一种三元锂离子电池负极复合材料的制备方法。

背景技术

硅具有迄今为止最高的理论比容量(4200mAh/g)，较低的对锂电位，有望替代石墨成为下一代高容量锂离子电池负极材料。然而硅在脱嵌锂过程中伴随着巨大的体积膨胀，导致充放电过程中活性物质与集流体的分离，从而获得较差的导电性和循环性能。采用纳米硅和对其进行碳包覆是改善硅基材料导电性和循环性能的有效途径。然而，纳米硅生产成本较高，限制了其商业应用前景。此外，一般碳包覆后所形成的负极材料由于热解碳中缺陷的存在等因素导致较差的首次充放效率，而石墨由于其层状结构，方便锂离子可逆地脱嵌，可以获得较高的首次充放效率，从而极大改善硅基负极的电化学性能。

为此，期待提供一种三元锂离子电池负极复合材料的制备方法，该方法制备的三元锂离子电池负极复合材料的首次充放效率能够被大幅度提升。

发明内容

本发明旨在提供一种三元锂离子电池负极复合材料的制备方法，以解决现有负极复合材料制备技术存在的问题。本发明的目的是通过以下技术方案实现。

本发明的一个实施方式提供了一种三元锂离子电池负极复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将微米硅粉进行球磨得到纳米硅粉；

(2)将步骤(1)获得的纳米硅粉和碳源进行二次球磨获得混合物；以及

(3)将步骤(2)获得的混合物在惰性气氛下热解形成硅、碳和石墨负极复合材料。

根据本发明上述一个实施方式提供的制备方法，其中步骤(1)中球磨采用的设备为行星式球磨机，转速为100-600转/分钟，球磨时间为10-40小时。

根据本发明上述一个实施方式提供的制备方法，其中步骤(1)中的纳米硅粉尺寸为100-700纳米。

根据本发明上述一个实施方式提供的制备方法，其中步骤(2)中纳米硅粉和碳源的质量比为1：5-12；二次球磨的时间为5-30小时；转速为300-600转/分钟。

根据本发明上述一个实施方式提供的制备方法，其中步骤(2)中纳米硅粉和碳源的质量比为1：8-12，二次球磨的时间为5-30小时；转速为300-600转/分钟。

根据本发明上述一个实施方式提供的制备方法，其中步骤(2)中的碳源包括改性石墨和热解碳。

根据本发明上述一个实施方式提供的制备方法，其中步骤(2)中的热解碳选自聚乙烯醇、葡萄糖、蔗糖、柠檬酸中的一种或多种。

根据本发明上述一个实施方式提供的制备方法，其中步骤(3)中的热解温度为300-1000摄氏度，热解气氛为氩气气氛，热解时间为1-4小时。

根据本发明上述一个实施方式提供的制备方法，其中步骤(3)中的热解的温度为500-1000摄氏度，热解气氛为氩气气氛，热解时间为2-3小时。