[发明专利]一种蛋黄-壳结构负极材料及其制备方法和锂离子电池有效
| 申请号： | 201811094764.6 | 申请日： | 2018-09-19 |
| 公开（公告）号： | CN109346688B | 公开（公告）日： | 2021-11-23 |
| 发明（设计）人： | 何锐;何巍;刘金成;袁中直 | 申请（专利权）人： | 惠州亿纬锂能股份有限公司 |
| 主分类号： | H01M4/36 | 分类号： | H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 北京品源专利代理有限公司 11332 | 代理人： | 巩克栋 |
| 地址： | 516006 广东*** | 国省代码： | 广东;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 蛋黄 结构 负极 材料 及其 制备 方法 锂离子电池 | ||
1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括硅核和包覆硅核的石墨化碳壳层，所述硅核位于由石墨化碳壳层形成的空腔中并且与石墨化碳壳层之间存在空隙；
所述负极材料按照如下方法进行制备，所述方法包括以下步骤：
(1)将二氧化硅分散在水中，然后加入有机碳源，混合，将得到混合溶液升温后进行水热反应，反应后固液分离，得到水热产物；
(2)在惰性气氛下，将步骤(1)所述水热产物升温并煅烧，得到煅烧后的材料；
(3)用集流体将步骤(2)所述煅烧后的材料包裹起来作为阴极，在惰性气氛下与阳极在电解质中进行电解，得到的电解产物为所述负极材料；
步骤(3)中，所述电解的温度为700-850℃，所述电解为恒电压的电解，所述电解的电压为2.2-2.7V，所述电解的时间为1-5h。
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述硅核的粒径为20-60nm。
3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述石墨化碳壳层的厚度为10-20nm。
4.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述石墨化碳壳层的外径为50-100nm。
5.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，硅核和石墨化碳壳层之间的空隙距离为10-40nm。
6.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述硅核和石墨化碳壳层的质量比为4:1-8:1。
7.一种如权利要求1-6任一项所述负极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将二氧化硅分散在水中，然后加入有机碳源，混合，将得到混合溶液升温后进行水热反应，反应后固液分离，得到水热产物；
(2)在惰性气氛下，将步骤(1)所述水热产物升温并煅烧，得到煅烧后的材料；
(3)用集流体将步骤(2)所述煅烧后的材料包裹起来作为阴极，在惰性气氛下与阳极在电解质中进行电解，得到的电解产物为所述负极材料；
步骤(3)中，所述电解的温度为700-850℃，所述电解为恒电压的电解，所述电解的电压为2.2-2.7V，所述电解的时间为1-5h。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述二氧化硅为纳米气相SiO2。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述二氧化硅的粒径为30-80nm。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机碳源包括葡萄糖和/或蔗糖。
11.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机碳源和二氧化硅的质量比为2:1-10:1。
12.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合的方法为搅拌并超声分散。
13.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合的时间为0.5-2h。
14.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述升温的升温速率为5-15℃/min。
15.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水热反应的温度为150-200℃。
16.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水热反应的时间为2-10h。
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