[发明专利]硅碳负极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种硅碳负极材料的制备方法，将SiO_x、沥青和掺杂剂按比例混合，使得混料分散均匀；在惰性气氛下，将混合分散好的物料进行预包覆；在惰性气氛下，将预包覆好的物料升温并保温；冷却后，将得到的物料进行过筛分级在惰性气氛下，将分级后的物料高温热处理，冷却到室温后，得到硅碳负极材料。本发明工艺简单，成本低廉，非常易于工业化大生产，掺杂后硅碳材料在倍率以及循环性能等方面提升明显。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种硅碳负极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着人们节能环保意识的增强，电动汽车越来越普及，因此作为电动汽车“心脏”的锂电池，对能量密度以及功率的需求也紧随而来。相比于传统的石墨类负极材料(372mAh/g)，硅材料具有高10倍以上的理论容量(4200mAh/g)，可明显提升锂电池的能量密度，成为最有潜力的下一代负极材料。然而，硅材料本身电阻率较高，容量衰减严重，这在高倍率下尤为明显，极大限制了硅材料在电动汽车、电动工具等高功率领域的应用。现有的报道中，大多利用碳包覆、金属掺杂和导电性聚合物包覆来缓解硅材料高电阻和高膨胀的问题，但此类工艺，工序繁琐，成本高昂，不利于产业化。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种操作简单、成本低廉、适合产业化的硅碳负极材料的制备方法，且可以制备出高倍率、导电性能好的硅碳负极材料。

本发明提供的一种硅碳负极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1，将SiOx、沥青和掺杂剂按比例混合，使得混料分散均匀；

步骤2，在惰性气氛下，将混合分散好的物料进行预包覆；

步骤3，在惰性气氛下，将预包覆好的物料升温并保温；

步骤4，冷却后，将得到的物料进行过筛分级；

步骤5，在惰性气氛下，将分级后的物料高温热处理，冷却到室温后，得到硅碳负极材料。

进一步的，所述步骤1中，SiOx的粒径为3～8um，0.8<x≤1.2，沥青的粒径2～5um，软化点200～300℃，所述沥青为煤沥青、石油沥青、中间相沥青中的一种或多种的组合。

进一步的，所述步骤1中，所述掺杂剂为聚四氟乙烯、三聚氰胺、聚丙烯腈中的一种或者多种的组合，掺杂剂的粒径3～20um。

进一步的，所述步骤1中，所述SiOx与沥青、掺杂剂的质量比为60:(3～6):(1～1.5)。

进一步的，所述步骤1中采用混料装置进行混料，所述混料装置转速为800～1600r/min，混料时间为10～120min。

进一步的，所述步骤2中，所述惰性气氛为氮气、氩气中的一种。

进一步的，所述步骤2中采用融合装置进行预包覆，所述融合装置融合时间为10～90min,转速为3000～6000r/min。

进一步的，所述步骤3中采用升温装置升温，所述升温装置升温速度为2～8℃/min，升温速度为650～900℃，保温时间为1～3h。

进一步的，所述步骤5中，所述高温热处理升温速度为5～10℃/min，热处理温度为900～1100℃，热处理时间为1～6h。

一种硅碳负极材料，所述硅碳负极材料由上述制备方法制得。

本发明提供的硅碳负极材料及其制备方法，工艺简单，成本低廉，非常易于工艺化大生产，掺杂工艺具有成本低廉的优势。

附图说明

图1为本发明第一实施例中制备得到的碳硅负极材料的扫描电镜照片。