[发明专利]一种锂离子电池负极复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及锂电池电极材料技术领域，公开了一种锂离子电池负极复合材料的制备方法，电池负极复合材料的制备方法为先将石墨和氧化亚硅混合后进行球磨得到混合粉末a，然后将混合粉末a加入羧甲基壳聚糖溶液，干燥后再加入酚醛树脂溶液中混合搅拌，最后经过煅烧制得电池负极复合材料。本发明将石墨与氧化亚硅进行球磨，从而使大量氧化亚硅覆在石墨表面且能够与石墨充分接触，大大提高锂电池负极材料的放电容量。

技术领域

本发明涉及锂电池电极材料技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着手机、笔记本电脑、数码相机、电动工具等的迅猛发展，尤其是随着混和动力汽车及纯电动汽车市场的快速发展，人们对作为电源的锂离子电池的容量、循环寿命以及安全性提出了比以往更高的要求。目前商业化锂离子电池的负极活性材料是采用各种石墨类碳材料，其理论比值容量只有372mAh/g，难以满足高比能量锂离子电池的要求。与石墨类负极材料相比，硅作为锂离子电池负极材料的放电容量高达约4200mAh/g，是商业化石墨负极材料的十倍以上，非常适合用于高能量的锂离子电池。然而，硅在充放电过程中的体积变化超过300％，这导致硅负极循环性能很低，首次循环的库伦效率很低，因而无法满足实际应用的要求。为提高硅材料的充放电循环稳定性，人们提出了许多种改性的方法，如采用纳米尺寸的硅颗粒，并在纳米硅的表面包覆碳等，以上方法可以显著提高硅材料的充电放电循环稳定性。然而硅材料作为锂离子电池负极材料还存在一个重大缺陷，那就是首次循环的库伦效率太低，一般情况下只有80％甚至更低。换句话说，在首次循环中有超过20％的容量不可逆地损失掉了，这不能满足实际应用的要求。硅的首次循环库伦效率低则难以找到可以匹配的正极材料，因此严重阻碍了硅材料在锂离子电池中的实际应用。根据以往的研究，除了形成固体电解质膜会造成硅材料的首次循环的库伦效率，目前如何提高硅材料的首次循环库伦效率以满足实际应用要去依然是个巨大的挑战。目前商业化锂电池所用的负极材料石墨类碳材料的首次循环库伦效应可达90％以上，因此将硅与石墨混合作为负极材料是提高其首次循环库伦效应的有效方法，同时，利用碳包覆来容纳充放电循环过程中硅材料的体积膨胀，因此碳包覆的硅石墨负极材料的循环稳定性和首次循环库伦效应将有望同时得到大幅提高。

中国专利公开号CN108899488公开了一种改性碳包覆氧化亚硅复合材料、制备方法及其应用，该复合材料制备方法为先将酚醛树脂溶于乙醇中并加入氧化石墨烯，然后加入氧化亚硅粉末，加热搅拌至蒸干，最后进行碳化处理即得，该发明先将石墨烯加入酚醛树脂溶液中，然后再将氧化亚硅粉末加入酚醛树脂溶液中，最后进行蒸干和碳化，这种方法存在的缺点是石墨烯和氧化亚硅在酚醛树脂溶液混合过程中只有少量氧化亚硅粘附在石墨表面与其结合，另外该复合材料中石墨与氧化亚硅之间存在碳化的酚醛树脂，导致石墨与氧化亚硅不能充分接触，从而对锂电池负极材料的放电容量造成影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池负极复合材料的制备方法，本发明制备的电池负极复合材料中石墨表面能够覆盖足量的氧化亚硅，且石墨表面能够与氧化亚硅表面充分接触，大大提高锂电池负极材料的放电容量。

本发明的具体技术方案为：一种锂离子电池负极复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将酚醛树脂溶于乙醇中配制成酚醛树脂溶液；将羧甲基壳聚糖溶于水中配制成羧甲基壳聚糖溶液；

2)将石墨和氧化亚硅混合后进行球磨得到混合粉末a，混合粉末a加入所述步骤1)中羧甲基壳聚糖溶液中，静置20-30min，依次经过过滤、干燥，得到粉末b；

3)将所述步骤2)中粉末b加入酚醛树脂溶液中，以200-300r/min的转速搅拌混合均匀，然后进行喷雾干燥，得到粉末c；

4)将所述步骤3)中粉末c在氩气氛围中煅烧，取出后冷却，即得。