[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种锂离子电池负极材料及其制备方法，所述电池负极材料包括：复合颗粒和石墨烯基材；所述复合颗粒包括碳化硅纳米颗粒和包覆于所述碳化硅纳米颗粒的碳层；所述复合颗粒附着在所述石墨烯基材上。本发明的电池负极材料碳层为碳化硅的表面包覆的一层无定型碳层，所述碳层结构可以有利于电荷传递，增加导电性；所述碳层具有疏松多孔结构，提高储锂容量；所述碳层紧密包裹碳化硅颗粒，有效缓解材料充放电过程中脱嵌锂导致的体积膨胀，通过与石墨烯复合，能进一步提高导电性，石墨烯基体表面的羧基和羟基基团有利于对锂离子的吸引。

技术领域

本发明属于锂离子材料技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

随着化石燃料的逐渐减少，人们对新能源的需求越来越大，锂离子电池因其绿色环保、安全等优点受到重视。锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长等优点，目前已实现工业化生产，而光催化产氢、太阳能电池等新能源距离实现工业化生产还有很长的路要走。作为电池的重要组成部分，负极材料一直是电池研究的重点。好的负极材料需要具备以下优点：比容量高；比表面积小；密度高；充放电反应可逆性好；嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好以及原料来源广，价格低廉等。

目前商业化的锂离子电池的负极材料均为石墨碳材料，因为其充放电容量高、来源广泛、成本低，已被广泛应用于便携式设备，但是石墨的储锂容量低，理论比容量仅为372mAh/g，随着电动汽车行业的蓬勃发展，低比容量的碳材料做负极的电池逐渐不能满足人们的需求。而与碳同属第Ⅳ主族的硅的理论比容量能够达到3579 mAh/g，远大于石墨的理论比容量，并且硅是自然界储量第二的元素，来源广、硬度高、化学性能稳定，有望取代碳材料成为新的电池负极材料。但是硅的导电性比较差，并且在充放电过程中脱嵌锂会导致体积膨胀，导致电极开裂和活性物质粉化，性能急剧减弱，如何能够提高材料的稳定性和导电性成为了关键性的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池负极材料及其制备方法。

本发明首先提供一种电池负极材料，所述电池负极材料包括：

复合颗粒和石墨烯基材；

所述复合颗粒包括碳化硅纳米颗粒和包覆于所述碳化硅纳米颗粒的碳层；

所述复合颗粒附着在所述石墨烯基材上。

本发明的电池负极材料碳层为碳化硅的表面包覆的一层多孔碳层，所述碳层结构可以有利于电荷传递，增加导电性；所述碳层具有疏松多孔结构；所述碳层紧密包裹碳化硅颗粒，有效缓解材料充放电过程中脱嵌锂导致的体积膨胀，通过与石墨烯复合，能进一步提高提高导电性，石墨烯基材表面残存的羧基和羟基基团有利于对锂离子的吸引，提高储锂容量。

本发明还提供一种电池负极材料的制备方法，其中，包括如下步骤：

提供碳化硅纳米颗粒；

将所述碳化硅纳米颗粒与小分子糖混合，得到混合液；

将混合液与氧化石墨烯溶液混合后，加热制备得到所述电池负极材料。

本发明在无需气体保护的条件下，使小分子糖包裹在碳化硅纳米颗粒表面并发生部分碳化制备得到所述碳层，所述碳层结构可以有利于电荷传递，增加导电性；所述碳层具有疏松多孔结构；所述碳层紧密包裹碳化硅颗粒，有效缓解材料充放电过程中脱嵌锂导致的体积膨胀，通过与石墨烯复合，能进一步提高提高导电性，石墨烯基材表面残存的羧基和羟基基团有利于对锂离子的吸引，提高储锂容量。

附图说明

图1是本发明的电池负极材料的结构示意图。

具体实施方式