[发明专利]一种锂离子电池硅锡复合负极材料及制备方法

说明书

本发明公开一种锂离子电池硅锡复合负极材料及制备方法，由微米级硅料和均匀化学镀在硅料表面的锡组成，元素硅的重量百分比含量为20—75％，元素锡的重量百分比含量为25—80％，将微米级硅料置于化学镀镀液中并持续搅拌，以使微米级硅料在化学镀过程中均匀分散在化学镀镀液中；化学镀温度为50～80℃，化学镀时间为2～10min。本发明的化学镀过程中无需进行敏化活化，降低成本，简化工艺；通过化学镀锡改性硅负极材料后，提高了其容量及电化学性能。制备出的硅锡合金锂离子电池负极材料比容量高，循环性能稳定，循环10次后仍保持在500mAh/g以上。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，特别是涉及锂离子电池的硅锡合金负极材料及制备方法。

背景技术

近年来，锂离子电池发展迅猛，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等众多优点，近10年来得到了飞速发展，并以其卓越的高性能价格比优势在移动电话、笔记本电脑、移动电话、武装设备、摄录机等移动电子终端设备领域得到了广泛的应用。目前商业化的锂离子电池负极材料大多采用碳类材料，虽然该材料的电化学性能优异，但是储锂容量较低。其实际比容量目前已非常接近其理论比容量，进一步开发其比容量的潜力已经非常小，从而难以适应电动汽车和其他大功率设备的发展对大容量高功率化学电源的广泛需求。因此，研究开发具有高比容量的新型锂离子电池负极材料成为当前的研究热点。

无机非金属硅具有良好的储锂性能，形成形成Li_4.4Si合金时，其理论质量比容量为4200mAh/g，因而是一种很有前景的负极材料，受到全球广泛的关注。但是硅材料在嵌脱锂过程中会体积膨胀很大约为400％，主体材料会破碎、粉化，从集流体中脱落，此外，硅的导电性能不佳，电导率仅为6.7×10^-4S cm^-1，因而不能单纯用硅材料作为锂离子电池的负极材料。而硅基合金采用活性/非活性或活性/活性结构，嵌脱锂时由于受到其他元素的缓冲作用，能够有效的抑制电极膨胀，提高导电性，最终提高了电极的循环寿命。因而硅基合金成为当前锂离子蓄电池负极材料的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池硅锡复合负极材料及制备方法，提高锂离子电池负极材料的可逆容量，改善其电化学性能。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种锂离子电池硅锡复合负极材料及制备方法，由微米级硅料和均匀化学镀在硅料表面的锡组成，元素硅的重量百分比含量为20—75％，元素锡的重量百分比含量为25—80％，优选元素硅的重量百分比含量为21.6％～73.9％，元素锡的重量百分比含量为26.1～78.4％，更加优选元素硅的重量百分比含量为25％～55％，元素锡的重量百分比含量为45～75％。

微米级硅料为粉末料，粒径为1-5μm。

按照下述步骤进行：将微米级硅料置于化学镀镀液中并持续搅拌，以使微米级硅料在化学镀过程中均匀分散在化学镀镀液中，化学镀镀液为水溶液，SnCl₂·2H₂O浓度为70—80g/L，NaOH浓度为100—120g/L，柠檬酸钠浓度为200—250g/L；化学镀工艺参数：化学镀温度为50～80℃，化学镀时间为2～10min。

在上述技术方案中，SnCl₂·2H₂O浓度为75—80g/L，NaOH浓度为100—110g/L，柠檬酸钠浓度为220—235g/L。

在上述技术方案中，化学镀温度为60～70℃，化学镀时间为5～8min。

在上述技术方案中，搅拌条件为每分钟200—300转/min。