[发明专利]一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法及其应用

摘要

本发明是提供一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，本发明在结合现有硅烷偶联剂处理技术，通过分散聚合工艺在纳米硅表面形成聚合物包覆层，再将此表面有聚合物包覆层的纳米硅分散液分散在芳香族乙烯基单体中，再通过提纯处理，除尽分散液中的小分子有机醇，以完成纳米硅表面改性过程，此改性方法避免了凝聚物的产生，为微悬浮聚合形成水包油型乳液提供了技术上的支持，此发明不仅解决了纳米硅因亲水性高，分散和聚合过程中易于从油相或聚合物中溢出问题；而且解决了纳米硅因其粒度小，比表面能高，易于发生团聚的问题。本发明方法得到的硅碳复合负极材料具有高比容量(＞680mAh/g)、高首次充放电效率(＞87％)，优良的循环稳定性。

主权项

1.一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，(1)纳米硅分散液表面改性：将硅烷偶联剂与纳米硅分散液加入反应釜中，接着加入链转移剂和芳香类乙烯基单体，在油溶性引发剂存在下进行聚合，得到表面附着有聚合物的改性纳米硅分散液，所述聚合物的重均分子量为1500～15000；所述步骤(1)后进行，(1″)将得到的改性纳米硅分散液加入至单体总量60～80wt％芳香类乙烯基单体中搅拌混合，提纯直至除尽混合液中小分子有机醇，得到含有改性纳米硅的芳香类乙烯基单体分散液；(2)聚合物/纳米硅复合微球的制备：将改性纳米硅的芳香类乙烯基单体分散液与溶有油溶性引发剂的丙烯腈或甲基丙烯腈混合形成的分散相，加入到含有分散剂、电解质、乳化剂和阻聚剂的连续相中进行高剪切乳化分散，将乳化分散液移至反应器中，在氮气保护气氛中，进行微悬浮聚合制备聚合物/纳米硅复合微球；(3)将聚合物/纳米硅复合微球与石墨类材料进行复合，固相碳包覆，然后粉碎、筛分并除磁得到硅碳复合负极材料；步骤(1)中所述纳米硅分散液为在小分子有机醇分散介质存在下，利用高能研磨机研磨硅，并在硅的研磨液内，加入有机弱酸，控制硅研磨液的pH值在6以下，质量固含量为8～20％，硅研磨液中硅颗粒的平均粒径为80～300nm；所述小分子有机醇为乙醇、正丙醇、异丙醇或正丁醇中的一种；所述有机弱酸为乙酸、衣康酸、油酸、草酸、硬脂酸、柠檬酸、马来酸、富马酸、己二酸中的一种或两种以上的组合。