[发明专利]一种高压实密度锂离子电池硅碳负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高压实密度锂离子电池硅碳负极材料，所述负极材料包括碳基体、硅颗粒，所述硅颗粒经球磨活化后，与碳基体材料混合均匀，压实成型后均匀镶嵌在碳基体中，然后，酸洗去除硅颗粒表面的氧化物，在硅颗粒与碳基体之间形成空隙。

2.根据权利要求1所述的一种高压实密度锂离子电池硅碳负极材料，各组分质量百分含量为：

硅5～60％；

碳基体40～95％，各组分质量百分之和为100％。

3.根据权利要求2所述的一种高压实密度锂离子电池硅碳负极材料，其特征在于：硅颗粒的粒度为30-500nm；

所述碳基体由碳材料与粘接剂组成；碳材料与粘接剂的质量比为1：0.5-3；

所述碳材料选自石墨、活性炭、中间相碳微球中的至少一种；碳材料的粒度为0.5-15μm；

所述粘接剂选自对碳和/或硅材料具有粘结力的沥青、聚丙烯酸、海藻酸钠、聚偏氟乙烯中的至少一种；粘接剂的粒度为0.5-15μm。

4.一种高压实密度锂离子电池硅碳复合负极的制备方法，包括以下步骤：

第一步：硅颗粒球磨活化

将硅颗粒在空气气氛下球磨处理，得到表面氧化的活化硅颗粒；

第二步：硅、碳复合

将第一步得到的活化硅颗粒、碳基体材料混合均匀，压实成型后破碎、分级，分级后，取D₅₀＝12～34μm的粉体进行保护气氛下的炭化处理，得到硅碳复合粉末；所述碳基体材料由碳材料与粘接剂组成；

第三步：制备硅碳复合负极

将第二步得到的硅碳复合粉末分散于氢氟酸溶液中洗涤，去除活化硅颗粒表面的氧化物后，清水漂洗干净、干燥，得到硅颗粒与碳基体之间具有空隙的锂离子电池硅碳复合负极。

5.根据权利要求4所述的一种高压实密度锂离子电池硅碳复合负极的制备方法，其特征在于：第一步中，球磨处理时，球磨机转速为50～500r/min，球磨时间为5～12h。

6.根据权利要求4所述的一种高压实密度锂离子电池硅碳复合负极的制备方法，其特征在于：第二步中，活化硅颗粒、碳基体混合时，各组分质量百分比为：

活化硅颗粒 5～60％；

碳基体 40～95％。

7.根据权利要求6所述的一种高压实密度锂离子电池硅碳复合负极的制备方法，其特征在于：第二步中，所述碳基体由碳材料与粉体粘接剂组成；碳材料与粘接剂的质量比为1：0.5-3；

所述碳材料选自石墨、活性炭、中间相碳微球中的至少一种；碳材料的粒度为0.5-15μm；

所述粘接剂选自对碳和/或硅材料具有粘结力的沥青、聚丙烯酸、海藻酸钠、聚偏氟乙烯中的至少一种；粉体粘接剂的粒度为0.5-15μm。

8.根据权利要求7所述的一种高压实密度锂离子电池硅碳复合负极的制备方法，其特征在于：第二步中，活化硅颗粒、碳基体采用混料机进行混合；混合均匀后，送入双螺杆挤出机挤出片材或者置于密炼机中混炼出块材，再通过辊压机进行压实；将压实成型的料坯置于破碎机中进行破碎、分级处理；分级后取D₅₀＝12～34μm粉体。

9.根据权利要求8所述的一种高压实密度锂离子电池硅碳复合负极的制备方法，其特征在于：第二步中，炭化处理是保护性气氛下，将分级后的粉体加热至500～1200℃，保温0.5～4h，实现粉末粘结剂的炭化；保护性气氛为氢气、氩气、氮气中一种或者几中。

10.根据权利要求4-8任意一项所述的一种高压实密度锂离子电池硅碳复合负极的制备方法，其特征在于：第三步中，将第二步得到的硅碳复合粉末分散于质量浓度为2～40％的氢氟酸溶液中，搅拌洗涤0.5～4h，溶解活性硅颗粒表面的氧化硅层，酸洗后的硅碳复合粉末用水漂洗涤干净后于80～120℃的干燥处理10～24h，得到碳基体锂离子电池硅碳复合负极。