[发明专利]一种硅/石墨复合负极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种硅/石墨复合负极材料的制备方法，包括：A)将石墨、硅和粘结剂混合，得到混合物；所述石墨和硅的质量比为(1.5～2.5)：(1.5～2.5)；B)将混合物与分散剂混合、球磨，干燥，得到硅/石墨复合负极材料。本发明提供的硅/石墨复合负极材料的制备方法将硅和石墨以特定比例混合球磨制备得到负极材料，改善了电极的电子电导率；同时粘结剂在球磨过程中均匀分散到硅颗粒表面，形成有效的覆盖和保护，减小纳米硅的氧化，能起到稳定硅颗粒的作用，提高了电池的循环寿命和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种硅/石墨复合负极材料及其制备方法。

背景技术

现有商业化石墨电极因的理论容量(372mAh g^-1)较低，在要求高能量密度应用时受到很大限制。

此外，石墨的动力学较差，其嵌锂平台接近金属锂，在快速充电时容易发生“析锂”现象，造成电池内部短路并引起安全问题。硅负极具有很高的理论容量(4200mAh g-1)和略高于石墨的嵌锂平台(0.3V)，因而在高能量密度和安全性方面有独特的优势。

但是硅在做为负极材料使用时，其嵌锂过程中发生巨大的体积变化(大于300％)，因而导致电极材料与集流体接触脱离，粉化等问题，进而导致硅基负极电池容量出现急剧衰减。另外，硅本征电子导电率低，需要加入导电网络来改善整个电极的电子电导率。硅的储量丰富，来源广泛，成本低廉，因此硅负极材料具有极大的应用开发前景。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种硅/石墨复合负极材料的制备方法，本发明制备方法得到的硅/石墨复合负极材料电子电导率高，制作电池的循环寿命和倍率性能高。

本发明提供了一种硅/石墨复合负极材料的制备方法，包括：

A)将石墨、硅和粘结剂混合，得到混合物；所述石墨和硅的质量比为(1.5～2.5)：(1.5～2.5)；

B)将混合物与分散剂混合、球磨，干燥，得到硅/石墨复合负极材料。

优选的，所述石墨和硅的质量比为(1.5～2.0)：(1.5～2.0)。

优选的，所述粘结剂为羧甲基纤维素；所述石墨、硅和粘结剂的质量比为(1.5～2.5)：(1.5～2.5)：(0.3～0.5)。

优选的，所述分散剂为异丙醇；所述异丙醇的体积mL与石墨的质量g的比为10:(1.5～2.5)。

优选的，步骤B)所述球磨速度为700～800r/min；所述球磨程序为：球磨5～15min，停5～15min；所述球磨时间为2～4h。

优选的，步骤B)所述干燥温度为70～90℃；所述干燥时间为11～13h。

优选的，所述步骤B)后还包括酸洗；所述酸洗的酸为盐酸；所述盐酸的浓度为9.5％～10.5％。

优选的，步骤A)将石墨、硅和粘结剂混合具体为：将石墨和硅混合，再与粘结剂混合。

优选的，本发明采用纳米球磨机进行的球磨操作。

本发明提供了一种硅/石墨复合负极材料，由上述技术方案所述的制备方法制备得到。

具体的，本发明的一种硅/石墨复合负极材料，包括如下的组分：

石墨，2g±0.5；

硅，2g±0.5；

粘结剂，0.4g±0.1g；

分散剂，10ml。

优选的，粘结剂为具有羟基的纤维素。