[发明专利]一种适用于锂离子电池的多孔硅碳负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池的负极材料，尤是涉及一种适用于锂离子电池的多孔硅碳负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池由于其能量密度高、循环性能好而受到人们的关注，近20 年来得到了飞速的发展。目前商品化锂离子电池的负极材料主要是各类石墨材料，其理论比容量为372mAh/g。然而目前商品化石墨负极材料已接近其理论比容量，要进一步提高锂离子电池的能量密度就必须开发新型的高容量锂离子电池负极材料。目前，硅基负极材料由于理论比容量高（4200mAh/g）、来源丰富、价格低廉等优点越来越受到重视。但是硅负极材料在嵌脱锂过程中产生巨大的体积变化，导致电极容量衰减快，循环性能差，制约了其商业化应用。

多孔结构的硅材料内部的孔隙能有效缓解硅脱嵌锂过程中的体积膨胀，从而大幅改善材料的循环性能。然而多孔硅比表面积很大，形成SEI膜时消耗大量锂，导致材料首次库伦效率很低，从而降低相应电池的可逆容量。

发明内容

本发明的目的是提供一种价格相对较低、易于工业化的锂离子电池的多孔硅碳负极材料的制备方法。

本发明实现上述目的的技术方案如下：

一种适用于锂离子电池的多孔硅碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：

1）、将多孔硅与水溶性碳基材料水溶液混合，搅拌均匀，制得悬浊液；

2）、将悬浊液干燥后粉碎，制得粉末；

3）、将粉末与可软化的碳基材料混合均匀，然后热处理，制得热处理物；

4）、将热处理物粉碎，然后进行炭化处理，制得炭化材料；

5）、将炭化材料粉碎，然后分级，取细度在200 目以上目数的颗粒，即得。

作为上述技术方案的优选，所述多孔硅的质量分数为1~99%。

作为上述技术方案的优选，所述多孔硅的质量分数为10~90%。

作为上述技术方案的优选，所述多孔硅的质量分数为20~80%。

作为上述技术方案的优选，所述多孔硅的质量分数为30~80%。

作为上述技术方案的优选，所述多孔硅的质量分数为40~80%。

作为上述技术方案的优选，所述多孔硅的质量分数为50~80%。

作为上述技术方案的优选，所述多孔硅的质量分数为60~80%。

作为上述技术方案的优选，所述多孔硅的质量分数为70~80%。

作为上述技术方案的优选，所述多孔硅的中粒径为0.2~50微米；孔隙率为10~99%。

作为上述技术方案的进一步优选，所述多孔硅的孔隙率为30~90%。

作为上述技术方案的进一步优选，所述多孔硅的孔隙率为50~90%。

作为上述技术方案的进一步优选，所述多孔硅的孔隙率为70~90%。

作为上述技术方案的进一步优选，所述的水溶性碳基材料选自蔗糖、葡萄糖、果糖、淀粉、聚乙二醇、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、瓜尔豆胶中的一种或多种。

作为上述技术方案的优选，所述多孔硅与水溶性碳基材料的质量比例为1:0.01~1:100。

作为上述技术方案的进一步优选，所述多孔硅与水溶性碳基材料的质量比例为1:0.2~1:5。

作为上述技术方案的优选，所述水溶性碳基材料水溶液中碳基材料的质量分数为0.01~90%。

作为上述技术方案的优选，所述水溶性碳基材料水溶液中碳基材料的质量分数为10~60%。

作为上述技术方案的优选，所述热处理的温度为80~700℃；所述热处理的时间为0.5~10小时。

作为上述技术方案的优选，所述热处理的温度为200~400℃。

作为上述技术方案的优选，所述热处理气氛选自氦气、氮气、氩气、中的一种或多种的混合。

作为上述技术方案的优选，所述干燥的温度在40~200℃；所述干燥的时间在0.1~20小时。

作为上述技术方案的优选，所述的可软化的碳基材料选自沥青、环氧树脂、酚醛树脂、石油树脂中的一种或多种。

作为上述技术方案的优选，所述粉末与可软化的碳基材料的质量比例为1:0.01~1:20。

作为上述技术方案的优选，所述粉末与可软化的碳基材料的质量比例为1:0.05~1:5。

作为上述技术方案的优选，所述的炭化处理温度为700~1200℃；所述的炭化时间为1~10小时。

作为上述技术方案的优选，所述炭化气氛选自氦气、氮气、氩气、中的一种或多种的混合。

本发明具有以下有益效果：