[发明专利]一种锂电池复合负极材料及其制备工艺

说明书

本发明涉及锂电池负极材料技术领域，具体提供了一种锂电池复合负极材料及其制备工艺，本发明通过将二氧化硅、氢氧化锂、吐温80高温烧结制备第一硅碳负极材料、将炭微球进行改性制备第二碳负极材料的制备工艺，通过引入硅负极和碳负极的方式，既克服了碳负极的低容量，又有效避免硅在充放电过程中的体积膨胀效应，并且碳材料可以提高硅的导电性，改善电极活性物质与集流体的电接触，提高硅的循环稳定性，本发明复合负极材料具有比容量大，首次充电效率高，安全性与循环寿命好的优点，符合新型锂离子电池对的需求。

技术领域

本发明涉及锂电池负极材料技术领域，具体为一种锂电池复合负极材料及其制备工艺。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。

锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成，关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。

锂电池负极材料的研究一直是锂离子电池的关键技术之一。一般来说，锂电池负极材料分为炭负极与非炭负极两大类。其中，炭负极材料尤其是石墨类炭负极材料以其高度的结构稳定性和良好的循环性能引起世界范围内的广泛研究与开发，成为目前占据主流市场的锂离子电池负极材料。但其372mAh／g的容量过低，越来越不能满足市场发展的要求。非炭负极如硅负极材料由于其具有高的理论容量4200mAh/g，结构简单，原料来源多，制备容易，受到了广泛的关注和研究。但是，硅负极材料的首次效率十分低下，同时其低的电导率导致其倍率性能不差，而且硅在反复充放电过程中经历很大的体积变化，体积膨胀约有3-4倍，导致电池很快发生明显容量衰减。虽然许多研究机构对材料进行了优化，取得了一定的效果，但很难平衡锂离子电池负极首次充放电容量、体积膨胀、容量衰减等问题。

发明内容

鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种首次充放电容量高、充放电循环性能好的锂电池复合负极材料及其制备工艺。

一种锂电池复合负极材料，它包括以二氧化硅、氢氧化锂、吐温80高温烧结制备第一硅碳负极材料、将炭微球进行改性制备第二碳负极材料、导电剂和粘结剂。

一种如权利要求1所述的一种锂电池复合负极材料的制备工艺，它包括以下步骤：

步骤1中制备第一硅碳负极材料：

步骤1.1，按质量比为 （40-80）：（20-40）：1为二氧化硅、氢氧化锂、吐温80置于球磨机中球磨，将初步球磨后的原料经振动筛进行过滤；

步骤1.2，将步骤1中球磨后的原料放置球磨搅拌机中进行搅拌，并加入与原料质量比为1:10-1:15的乙醇，经球磨搅拌均匀后，制得浆料；

步骤1.3，将浆料置于高温烧结炉中，按按每分钟2-8摄氏度的升温速度，升温至550-750摄氏度，保持6-10小时，冷却，制得第一硅碳负极材料；

步骤2制备第二碳负极材料：

2.1将碳微球加入浓硫酸和浓硝酸的混合液中,升温加热至回流1-3h，然后过滤用蒸馏水洗至中性，40℃真空干燥；

2.2再将酸处理后的碳微球和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷在45-55℃放入去离子水中，45-55℃条件下搅拌12小时，然后蒸馏水洗涤后在40℃真空干燥得到第二碳负极材料；

步骤3， 向第一硅碳负极材料、第二碳负极材料中加入导电剂、粘结剂得到负极材料。