[发明专利]硅碳复合材料、制备方法、应用及锂离子电池负极

说明书

本发明涉及电池负极相关领域，具体涉及硅碳复合材料、制备方法、应用及锂离子电池负极。所述硅碳复合材料，包括表面氧化为SiO_x(x＝1或2)的硅粉、石墨/石墨烯复合材料、有机碳源、表面活性剂；所述表面氧化为SiO_x的硅粉的粒径的数量级是10²nm‑10³nm；所述石墨/石墨烯复合材料包括60％‑80％重量百分比的石墨和20％‑40％重量百分比的石墨烯；所述有机碳源是沥青或葡萄糖。本申请硅碳复合材料、制备方法、应用及锂离子电池负极，其所得复合材料的容量提升明显，可较好地应用于制备锂离子电池负极。

技术领域

本发明涉及电池负极相关领域，具体涉及硅碳复合材料、制备方法、应用及锂离子电池负极。

背景技术

目前锂电池可分为锂金属电池和锂离子电池，其中锂离子电池的应用范围较广，例如计算器、笔记本、移动通信设备等电子装置。

锂离子电池通常是采用锂离子作为电池正极，采用碳材料作为电池负极，其中的碳材料可以是石墨、碳纤维等材料。其中的石墨由于原材料易得，且成本较低，通常是作为锂离子电池的负极材料使用，但由于石墨本身材料限制，其相对较低的容量已经渐渐不能满足当今社会对高容量电池的需求。因此，目前对石墨进行改性的处理方法通常有表面氧化、表面包覆等，但对其容量的提升效果也有一定的限制。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种硅碳复合材料、制备方法、应用及锂离子电池负极，其所得复合材料的容量提升明显，可较好地应用于制备锂离子电池负极。

本发明针对现有技术的不足，提供了第一方面的技术方案，即硅碳复合材料，包括表面氧化为SiO_x的硅粉、石墨/石墨烯复合材料、有机碳源、表面活性剂；x＝1或2；

所述表面氧化为SiO_x的硅粉的粒径的数量级是10²nm-10³nm；

所述石墨/石墨烯复合材料包括60％-80％重量百分比的石墨和20％-40％重量百分比的石墨烯；

所述有机碳源是沥青或葡萄糖。

可选的，所述石墨的粒径大小是5μm-200μm。

本申请还提供第二方面的技术方案，即硅碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将金属硅粉与溶剂混合后，加入氧化锆球进行球磨，过滤得表面氧化为SiO_x的硅粉；x＝1或2；

2)将石墨与助磨剂、分散剂按一定比例混合后经球磨，同时超声搅拌一段时间，获得混合浆料；石墨与助磨剂的比例是(1-4)：1，石墨与助磨剂在分散剂中形成的浓度是2mg/mL-5mg/mL；将所得混合浆料置于15℃-20℃的温度环境下自然冷却，后进行冷冻干燥，得到石墨/石墨烯复合材料；

3)将步骤1)所得表面氧化为SiO_x的硅粉和步骤2)所得石墨/石墨烯复合材料混合，加入有机碳源、表面活性剂后，超声搅拌，经干燥裂解后得硅碳复合材料。

可选的，步骤1)中所述金属硅粉的纯度是99％以上，所述溶剂是有机溶剂。

可选的，步骤1)中所得表面氧化为SiO_x的硅粉，其表面至少90％以上氧化为SiO_x。

可选的，步骤2)中所述助磨剂是多芳类有机物。

可选的，步骤2)中所述助磨剂是N-甲基-吡咯烷酮NMP或N，N-二甲基甲酰胺DMF。

可选的，步骤2)中所述分散剂是水。

可选的，步骤2)中所述一段时间是1h-8h。