[发明专利]一种硅碳复合负极材料的制备方法

说明书

一种硅碳复合负极材料的制备方法，它涉及一种负极材料的制备方法。本发明是为了解决硅在充放电过程中容易产生体积膨胀，造成硅颗粒粉化，锂离子电池的循环寿命低、使用性能差，若对硅材料进行表面改性抑制了硅作用的发挥的技术问题。本方法如下：将淀粉与水混合，搅拌、分散，冷却，并静置；乙醇溶液、无水乙醇浸泡，收集白色固体，超临界干燥，粉碎，然后与碳源混合，在180～300℃，恒温，450～600℃，恒温，1000～1200℃，并恒温，冷却至室温，碳化完成的物料与石墨负极材料混合，即得。本发明使用弹性材料，既可以导电，又拥有储锂能力，其填充在包覆层与硅材料之间，保持良好的导电性能，既能发挥硅的作用，同时规避了硅的缺点。本发明属于负极材料的制备领域。

技术领域

本发明涉及一种负极材料的制备方法。

背景技术

硅的理论克容量高达4200mAh/g，是非常有潜力的新一代负极材料。但是硅在充放电过程中容易产生体积膨胀(＞300％)，造成硅颗粒粉化，并且充放电过程中暴露出来的硅不断消耗电解液生成新的SEI膜，使锂离子电池的循环寿命低、使用性能差，这些问题严重影响了硅材料在锂离子电池方面的广泛应用。

对硅材料进行表面改性，束缚了硅的体积膨胀，达到一定的抑制效果，但是这样同样严重抑制了硅作用的发挥，让硅无法发挥其高克容量的特点。

发明内容

本发明的目的是为了解决硅在充放电过程中容易产生体积膨胀，造成硅颗粒粉化，并且充放电过程中暴露出来的硅不断消耗电解液生成新的SEI膜，使锂离子电池的循环寿命低、使用性能差，若对硅材料进行表面改性抑制了硅作用的发挥，让硅无法发挥其高克容量的技术问题，提供了一种硅碳复合负极材料的制备方法。

一种硅碳复合负极材料的制备方法如下：

一、将纳米硅与水按照1:(0.5～5)的质量比放入分散机中分散均匀，得到纳米硅水溶液；

二、同时将淀粉与水按照1:(0.1～10)的质量比混合，在温度85～95℃的条件下搅拌1～20分钟；

三、按照纳米硅与淀粉(0.5～5):(0.1～10)的质量比，将步骤一的纳米硅水溶液和步骤二所得淀粉溶液加入到分散机中，继续分散至均匀，形成凝胶溶液；

四、将上述凝胶溶液冷却至室温，并静置8-48小时；

五、用乙醇溶液浸泡步骤四的凝胶溶液，至凝胶变为白色固体，换用无水乙醇继续浸泡1～24小时，收集白色固体；

六、将上述所得白色固体放入超临界干燥器内干燥，将干燥后的物料粉碎至D50＝13～25微米；

七、将步骤六粉碎后的物料与碳源按(2～15):1质量比均匀混合；

八、将混合物料在反应釜中按照每分钟不超过10℃的升温速度加热至180～400℃，恒温1～3小时，按照每分钟不超过5℃的升温速度继续升温至450～600℃，恒温1～3小时，全过程以100～200转/分钟的速度搅拌，同时通入保护气体，完成碳源包覆，冷却至室温，得到包覆后的物料；

九、将包覆后的物料在保护气体氛围下，按照每分钟不超过6℃的升温速度加热至1000～1200℃，并恒温1～5小时，冷却至室温，得碳化完成的物料；

十、将碳化完成的物料与石墨负极材料混合，得硅碳复合负极材料。

步骤七中所述碳源为沥青、树脂或蔗糖。

步骤八中所述保护气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气及氡气中的一种或几种。

步骤九中所述保护气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气及氡气中的一种或几种。

步骤十中所述石墨负极材料为人造石墨负极材料或天然石墨负极材料。