[发明专利]一种硅碳复合材料及其制备方法、正极材料、铝离子电池

说明书

本发明提供了一种硅碳复合材料及其制备方法、正极材料、铝离子电池，涉及电池技术领域，可增加电池的循环稳定性，优化电池性能。该硅碳复合材料的制备方法包括：对石墨类材料进行剥离处理，使得石墨类材料的层数减少，得到少层石墨材料；将得到的少层石墨材料与硅材料混合，得到硅碳预混物；对得到的硅碳预混物进行处理，使得所述硅材料渗入到所述少层石墨材料中，得到所述硅碳复合材料。本发明用于该正极材料及包括该正极材料的铝离子电池的制备。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种硅碳复合材料及其制备方法、正极材料、铝离子电池。

背景技术

随着人类对环境问题的高度重视，能源结构发生了巨大的变化，寻求可再生的新型绿色能源，例如，风能、太阳能等，成为新世纪的主旋律，而在这其中，以化学电源为代表的储能器件的发展也成为解决未来能源问题的关键所在。

例如，铝离子电池，其具有价格低廉、稳定性强、安全性高、理论容量高等优势，得到了广大研究者的关注。铝离子电池以高纯铝箔作为电池的负极材料具有极大的实用化前景，但是针对铝离子电池的正极材料仍然处于研发当中，现有铝离子电池的正极材料主要分为以石墨为主的碳基材料、以硫化物为主的硫基材料以及氧化物材料等。以这些材料作为正极材料所制得的铝离子电池均存在循环稳定性能较差的缺陷，不能满足铝离子电池未来的商业化要求。

发明内容

有鉴于此，为解决现有技术的问题，为克服上述现有技术中的缺陷，本发明的实施例提供一种硅碳复合材料及其制备方法、正极材料、铝离子电池。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：本发明实施例一方面提供了一种硅碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1、对石墨类材料进行剥离处理，使得石墨类材料的层数减少，得到少层石墨材料；步骤2、将将步骤1得到的少层石墨材料与硅材料混合，得到硅碳预混物；步骤3、对步骤2得到的硅碳预混物进行处理，使得所述硅材料渗入到所述少层石墨材料中，得到所述硅碳复合材料。

可选的，所述少层石墨材料与所述硅材料的复合质量比例为0.1：9.9至3：7；优选的，所述少层石墨材料与所述硅材料的复合质量比例为0.5：9.5至1.5：8.5；和/或，所述硅材料包括单质硅，所述单质硅的粒径为5nm～100nm。

可选的，所述的硅碳复合材料的制备方法还包括：在步骤1之前，将剥离辅助剂和所述石墨类材料混合；在步骤3之后，去除所述硅碳复合材料中的所述剥离辅助剂。

可选的，所述剥离辅助剂为硫、硒、磷中的一种或几种；和/或，所述石墨类材料与所述剥离辅助剂的质量比为1：(1-3)。

可选的，所述去除所述硅碳复合材料中的所述剥离辅助剂包括：在无氧条件下，对所述硅碳复合材料进行烧结处理，以去除所述剥离辅助剂，其中，烧结的温度为500℃-800℃，烧结的时间为2h-10h。

可选的，在所述步骤1中，对石墨类材料进行剥离处理包括：在惰性气氛下，对石墨类材料进行球磨处理；在所述步骤3中，对步骤2得到的硅碳预混物进行处理包括：在惰性气氛下，对步骤2得到的硅碳预混物进行球磨处理；所述的硅碳复合材料的制备方法还包括：在步骤1之前，将所述石墨类材料与球磨溶剂混合；在步骤3之后，去除所述硅碳复合材料中含有的所述球磨溶剂。

可选的，所述在惰性气氛下，对石墨类材料进行球磨处理，处理过程中，球磨的转速为300rpm-450rpm，球磨时间为48h-96h，所述石墨类材料的体积填料比为30％-70％；和/或，所述在惰性气氛下，对步骤2得到的硅碳预混物进行球磨处理，处理过程中，球磨的转速为50rpm-200rpm，球磨时间为10h-72h，所述硅碳预混物的体积填料比为30％-70％。

本发明实施例另一方面提供了一种硅碳复合材料，其通过上述硅碳复合材料的制备方法制得。

本发明实施例又一方面提供了一种正极材料，包括上述硅碳复合材料。