[发明专利]一种乳化沥青包覆硅碳负极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种乳化沥青包覆硅碳负极材料，按质量百分比计，包括乳化沥青90％～95％，纳米硅粉1％～2％，石墨3％～9％。本发明的乳化沥青包覆硅碳负极材料，制备工艺简单，原料易得，便于推广普及，环境友好，形成的电池电学性能优异，首次放电比容量可达1850mAh/g，采用乳化沥青后，改善了沥青、石墨和硅三种材料的混合均匀性，提高了电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种乳化沥青包覆硅碳负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因其优异的性能，在新能源领域扮演着不可替代的角色。随着近年来智能手机、平板电脑、电动汽车等的快速发展，锂离子电池的需求量呈不断上升的趋势，负极材料是锂离子电池中不可或缺的组件之一，对电池的性能有着十分重要的影响，碳负极材料在商业化电子产品方面的应用已经非常广泛，但是其存在着实际比容量低、首次不可逆容量大、倍率性能较差等缺点，这阻碍了他的进一步发展，在碳负极材料中掺杂或嵌入一定量的硅，形成C/Si复合负极材料，可有效的提高碳负极材料的比容量，较多的研究结果和应用效果表明，碳和硅两者能否形成紧密的二元体系，对于C/Si复合负极材料的稳定性、电学性能有着关键的作用，因此该方面的研究引来海内外的研究者的关注。

沥青是一类结构和成分十分复杂的混合物，但其具有很好的粘结性，因此在很多领域有着广泛的应用，随着新能源产业的发展，研究者们试图将沥青类材料应用于锂离子电池负极等领域；例如：中国专利ZL201610164454.B披露了采用磺化沥青和石墨制备锂离子电池负极材料的方法；中国专利ZL201611190965.7披露了一种锂离子电池用沥青的制备方法；此外，近年来，一些研究中也报道了采用沥青作为粘结剂包覆C/Si复合负极材料，用于提高负极材料的稳定性和电学性能。然而，目前的技术中通常采用沥青粉作为介质来包覆C/Si复合负极材料，在这种方式下，沥青粉、石墨和硅三组分很难混合均匀，沥青的粘结效果较差，C/Si复合负极材料的稳定性很难得到明显的改善。

发明内容

本发明的目的是在于克服、补充现有技术中存在的不足，提供一种乳化沥青包覆硅碳负极材料及其制备方法，改善C/Si复合负极材料的包覆效果，促进电池电性能提高。本发明采用的技术方案是：

一种乳化沥青包覆硅碳负极材料，其中：按质量百分比计，包括乳化沥青90％～95％，纳米硅粉1％～2％，石墨3％～9％。

一种乳化沥青包覆硅碳负极材料的制备方法，其中：包括如下步骤：

S1、将沥青加热融化，控制温度为130～150℃，并将聚异丁烯丁二酸酐衍生物加入沥青中，搅拌均匀，将表面活性剂溶解于80～90℃水中，然后将沥青溶液倒入水中，在搅拌下形成乳化沥青；

S2、将乳化沥青、纳米硅粉和石墨在胶体磨中混合6～8h得到混合物，然后将混合物提供喷雾干燥得到混合粉末；

S3、将混合粉末在800～1200℃下烧结，冷却后形成乳化沥青包覆硅碳负极材料。

优选的是，所述的乳化沥青包覆硅碳负极材料的制备方法，其中：所述步骤S1的沥青为煤制沥青或石油沥青。

优选的是，所述的乳化沥青包覆硅碳负极材料的制备方法，其中：所述步骤S1聚异丁烯丁二酸酐衍生物为聚异丁烯丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酸酐-尿素和聚异丁烯丁二酸酐-乙醇胺的任一种或两种的混合物。

优选的是，所述的乳化沥青包覆硅碳负极材料的制备方法，其中：所述步骤S1的表面活性剂包括第一表面活性剂和第二表面活性剂，所述第一表面活性剂选自十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种，所述第二表面活性剂为吐温80。

优选的是，所述的乳化沥青包覆硅碳负极材料的制备方法，其中：所述第一表面活性剂和第二表面活性剂的质量比为1:3～4。