[发明专利]一种用于锂电池的Si/C层状结构负极活性材料及制备方法

权利要求书

1.一种用于锂电池的Si/C层状结构负极活性材料的制备方法，其特征是:将片状单晶硅与石墨、粘接剂及导电剂混合后，在铜箔集流体上涂覆并干燥后得到的复合极片作为基底，在完全隔绝空气的条件下，以甲烷和乙硼烷为原料进行化学气相沉积反应，在基底上形成薄膜层；反复涂覆、沉积后，再经三级压辊压实，烘干后即得Si/C层状结构负极活性材料；具体制备步骤如下：

（1）用去离子水对片状单晶硅及石墨粉末进行水洗，然后用稀盐酸进行酸洗，再水洗至中性；然后将片状单晶硅与石墨、粘接剂、导电剂按一定的质量比例混合，配合适量的去离子水得到预制浆料，备用；

（2）将步骤（1）制备的预制浆料，涂覆于铜箔集流体上，升高温度进行干燥，一定时间后得到复合极片；

（3）在完全隔绝空气的密闭反应器内，以步骤（2）所得的复合极片为基底，甲烷和乙硼烷按一定比例组成气体原料，在载体气体的保护下，于一定的压力及温度下进行化学气相沉积反应，合理控制气体流速及沉积时间，在复合极片上生成的碳和硼薄膜层；

（4）在步骤（3）得到的薄膜层上涂覆由步骤（1）预制的浆料，干燥后，再次将甲烷和乙硼烷按一定比例组成气体原料，在载体气体的保护下，于一定的压力及温度下进行化学气相沉积反应，合理控制气体流速及沉积时间，生成的碳和硼薄膜层；

（5）重复步骤（4）涂覆、沉积3-5次，采用三级压辊压实，然后进行烘干，得到用于锂电池的Si/C层状结构负极活性材料。

2.根据权利要求1所述一种用于锂电池的Si/C层状结构负极活性材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述稀盐酸的质量浓度为28~31%，洗涤次数为1~2次。

3.根据权利要求1所述一种用于锂电池的Si/C层状结构负极活性材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述片状单晶硅与石墨混合的质量比例为1:3~1:2。

4.根据权利要求1所述一种用于锂电池的Si/C层状结构负极活性材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述粘接剂为羧甲基纤维素钠或聚丙烯酸锂；所述粘接剂的加入量为：单晶硅与石墨质量总和的2~4%；所述导电剂为单质硼粉末，其加入量为单晶硅与石墨质量总和的5~10%。

5.根据权利要求1所述一种用于锂电池的Si/C层状结构负极活性材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述干燥温度为120~140℃，时间为10~14h。

6.根据权利要求1所述一种用于锂电池的Si/C层状结构负极活性材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述载体气体为氢气或氩气。

7.根据权利要求1所述一种用于锂电池的Si/C层状结构负极活性材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述甲烷、乙硼烷与载体气体的混合体积比为3:6:1~4:5:1。

8.根据权利要求1所述一种用于锂电池的Si/C层状结构负极活性材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）、（4）所述反应压力为70~90kPa，反应温度为800~1000℃；所述气体流速为15~20ft/s，沉积时间为2~3h。

9.根据权利要求1所述一种用于锂电池的Si/C层状结构负极活性材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述压辊的加热温度为：第一级200~220℃、第二级230~250℃、第三级220~240℃；所述三级压辊，第二级辊缝间隙宽度为第一级辊缝间隙宽度的2/3~5/6。

10.一种用于锂电池的Si/C层状结构负极活性材料，其特征在于：由权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。