[发明专利]一种多孔硅负极材料

说明书

本发明申请提供了一种多孔硅负极材料，包括多孔硅化合物、导电碳和复合材料，所述多孔硅化合物表面的至少一部分包覆有导体碳；所述多孔硅化合物表面的至少一部分或所述导电碳表面的至少一部分、或这两者的至少一部分，包覆有复合材料。本申请以多孔硅材料作为内核，在保证了负极材料高容量的同时，多孔硅内部的孔隙能够有效缓解充放电时的体积膨胀问题；多孔硅材料孔隙中存在导电碳材料，可形成钉扎效应，提高硅负极材料导电性的同时稳定结构。此外，多孔硅材料表面复合材料包覆层，复合材料层具有SEI膜功能，可有效提高锂离子的迁移速率，同时该复合材料层具有一定弹性，在一定程度上可缓解内核的体积膨胀。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种多孔硅负极材料。

背景技术

体积膨胀是任何锂离子电极材料在脱锂和嵌锂过程中都要面对的问题，但是对于Si负极这一问题尤为严重，在完全嵌锂的状态下，Si负极的膨胀可达300%，这不仅会造成Si负极颗粒破碎，更会破坏负极极片的结构，引起负极粉化脱落，造成电池容量的不可逆损失。为了解决上述问题，人们通过各种手段将Si负极的多孔化，孔隙可吸收Si负极的体积膨胀，从而改善Si 负极的循环性能。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种多孔硅负极材料，以解决硅材料作为锂电池负极材料时在充放电过程中的体积膨胀问题。

在一个实施例中，包括多孔硅化合物、导电碳和复合材料，所述多孔硅化合物表面的至少一部分包覆有导电碳；所述多孔硅化合物表面的至少一部分或所述导电碳表面的至少一部分、或这两者的至少一部分，包覆有复合材料。

本发明有益效果在于：多孔硅材料作为内核，在保证了负极材料高容量的同时，多孔硅内部的孔隙能够有效缓解充放电时的体积膨胀问题；多孔硅材料孔隙中存在导电碳材料，可形成钉扎效应，提高硅负极材料导电性的同时稳定结构。此外，多孔硅材料表面还存在导电碳包覆层和复合材料包覆层，碳包覆层与硅颗粒的结合强度高，意味着碳包覆层不易破碎、脱层、剥离，能够更好的保护内核硅颗粒不与电解液直接接触，提高循环寿命；而复合材料层具有SEI膜功能，可有效提高锂离子的迁移速率，同时该复合材料层具有一定弹性，在一定程度上可缓解内核的体积膨胀。

本申请实施例的额外层面及优点将在后续说明中描述和显示，或是经由本申请实施例的实施而阐释。

附图说明

图1为实施例1所制备的多孔硅材料的SEM图。

具体实施方式

本申请的实施例将会被详细的描述在下文中。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。

在本申请中，以范围格式呈现量、比率和其他数值，应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。

在权利要求书及具体实施方式中，由术语“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一种”意味着仅A；仅B；或A及B。项目A可包含单个元件或多个元件，项目B可包含单个元件或多个元件。

本实施例提供了一种多孔硅负极材料，包括多孔硅化合物、导电碳和复合材料，所述多孔硅化合物表面的至少一部分包覆有导电碳；所述多孔硅化合物表面的至少一部分或所述导电碳表面的至少一部分、或这两者的至少一部分，包覆有复合材料。

在一些实施例中，所述多孔硅化合物的孔具有至少一部分为开孔；所述多孔硅化合物的孔隙率为10%~80%，优选地为15%~30%，更优选地为20%~25%，孔径为5~300nm，优选地为20~100nm，更优选地为50~80nm。