[发明专利]一种锂离子电池负极复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及本一种锂离子电池负极复合材料及其制备方法，它包括SiO_x‑graphite复合颗粒以及包覆在所述SiO_x‑graphite复合颗粒外的导电聚苯胺；所述导电聚苯胺是苯胺和质子酸在交联剂在作用下进行原位聚合获得，所述SiO_x‑graphite复合颗粒是SiO颗粒和热处理后的石墨按质量比1：0.2~5组成的混合物。通过采用特殊的SiO_x‑graphite复合颗粒和导电聚苯胺进行复配，从而将硅碳材料和高分子水凝胶有效结合，充分发挥这两种材料的协同作用，不仅能缓冲硅颗粒的体积膨胀，又能提高传统负极材料的容量。

技术领域

本发明属于锂电池负极材料领域，涉及一种负极复合材料，具体涉及一种锂离子电池负极复合材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池(LIB)是一种新型高容量长寿命环保电池，其通常由正极、负极、电解液和隔膜组成。锂离子电池应用到现在社会的各个方面，比如电动自行车、电动车、智能电网储能系统、移动通讯、化工、医院备用电源UPS、EPS电源等。与镍镉、镍氢电池相比，锂离子电池具有电压高、比容量达、循环寿命长、安全性能好、自放电小、无记忆效应等诸多优点。

石墨是锂离子电池使用最广泛的负极材料，但是其比容量低(372mAh g^-1)。为了满足社会进步的需要，研究人员开始着力研究硅基材料，硅的理论比容量高(4200mAh g^-1)；但是硅基材料也有缺陷：(1)硅基材料属于半导体，其导电性不好；(2)硅基材料在脱嵌锂的过程中体积膨胀很大。而一氧化硅由于其循环寿命长且成本低，所以引起了广大研究者的注意。一氧化硅的理论容量比较高(1300mAh g^-1)，但同样体积膨胀比较大；但在充放电过程中，由于形成了氧化锂和硅酸锂，使得循环性能有所改善，但仍距商业使用有较大的差距。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种锂离子电池负极复合材料。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种锂离子电池负极复合材料，它包括SiO_x-graphite复合颗粒以及包覆在所述SiO_x-graphite复合颗粒外的导电聚苯胺，所述导电聚苯胺与所述SiO_x-graphite复合颗粒的质量比为0.1～1：10；所述导电聚苯胺是苯胺和质子酸在交联剂在作用下进行原位聚合获得，所述SiO_x-graphite复合颗粒是SiO颗粒和热处理后的石墨按质量比1：0.2～5组成的混合物。

优化地，所述苯胺、质子酸和交联剂的质量比为1～10：1：5～20。

优化地，所述热处理温度为400～1200℃。

优化地，所述SiO颗粒的粒径为10nm～10μm。

优化地，所述SiO颗粒使用前经球磨处理。

优化地，所述质子酸为选自植酸、盐酸和磷酸等的一种或多种组成的混合物。

优化地，所述交联剂为选自过硫酸铵、FeCl₃和H₂O₂等的一种或多种组成的混合物。

本发明的又一目的在于提供一种上述锂离子电池负极复合材料的制备方法，它包括以下步骤：

(a)将石墨进行热处理；

(b)向热处理后的石墨中加入SiO颗粒，球磨混合得SiO_x-graphite复合颗粒；

(c)将所述SiO_x-graphite复合颗粒、苯胺、植酸和交联剂进行混合进行原位聚合即可。