[发明专利]石墨硅复合锂离子电池负极材料和制备方法

权利要求书

1.一种石墨硅复合锂离子电池负极材料，其特征在于由下述方法制备而成：

（1）制备硅研磨液：

在低沸点有机溶剂分散介质存在下，利用研磨机研磨硅，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；

（2）制备高丙烯腈含量共聚高分子微球乳液：

往低沸点有机溶剂介质中，加入有机醇可溶性高分子聚合物8～20重量份，升温至50℃使其完全溶解成均匀透明的溶液，接着加入20～80wt%的可共聚的不饱和单体和80～20wt%的丙烯腈或甲基丙烯腈单体，升温到73℃，再加入引发剂溶液，引发剂溶液由0.01～5wt%的油溶性引发剂加热溶解在10重量份低沸点有机溶剂中配成，聚合反应得到D50在1um以下的高丙烯腈含量共聚高分子微球乳液；

（3）制备石墨分散液：

往低沸点有机溶剂中缓慢加入D50在1～10um的石墨粉体，搅拌制得石墨分散液；

（4）制备石墨/硅/高丙烯腈含量高分子微球的复合分散液：

把步骤（1）制得的硅研磨液边搅拌边加入到步骤（3）的石墨分散液中，石墨与硅颗粒按固含量的质量比：石墨80～97重量份，硅颗粒3～20重量份，调整分散液固含量为15～25wt%；再将步骤（2）制得的高丙烯腈含量高分子微球8～20重量份加入到上述分散液中，搅拌，调整固含量到15～25wt%之间，得到石墨/硅/高丙烯腈含量高分子微球的复合分散液；

（5）对石墨/硅/高丙烯腈含量高分子微球的复合分散液进行喷雾干燥和热处理；

（6）将热处理后的物料进行轻微粉碎，再利用混捏机在250-350℃的氮气保护下和8～20重量份沥青进行熔融机械式捏和，对捏和后的样品进行高温烧结，然后自然冷却至室温；粉碎、过筛，得到锂离子电池石墨硅复合负极材料。

2.根据权利要求1所述石墨硅复合锂离子电池负极材料，其特征在于所述有机弱酸选自乙酸、富馬酸、衣康酸、油酸、草酸、硬脂酸、柠檬酸、马来酸、富马酸、己二酸的一种或几种并用；低沸点有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、甲乙酮和丙酮。

3.根据权利要求1所述石墨硅复合锂离子电池负极材料，其特征在于所述石墨粉体选用D50在3～7um以下的天然石墨、人造石墨的一种或两种的混合物。

4.根据权利要求3所述石墨硅复合锂离子电池负极材料，其特征在于步骤（3）是：往低沸点有机溶剂中缓慢加入石墨粉体，以900～1500r/min速度搅拌，在石墨粉体完全加入后，提高搅拌速度到1500～3000r/min，继续搅拌时间30min,使石墨均匀分散，以便得到分散良好的石墨分散液。

5.根据权利要求1所述石墨硅复合锂离子电池负极材料，其特征在于所述有机醇可溶性高分子聚合物包括：聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸的一种或几种并用，可共聚的不饱和单体包括丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、苯乙烯、丁二烯、异戊二烯；油溶性引发剂包括过氧化类、偶氮类引发剂的一类或两类并用，过氧化类引发剂包括过氧化氢异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化氢的一种或几种并用，偶氮类引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮异丁氰基甲酰胺的一种或几种并用。