[发明专利]一种改进的锂离子电池硅基负极材料

说明书

本发明公开了一种改进的锂离子电池硅基负极材料，其原料按重量份比包括：硅纳米线50‑80份、二氧化硅20‑40份、石墨15‑45份、去离子水55‑75份、增稠剂20‑30份、导电剂35‑45份、氧化剂30‑50份、结冷胶25‑55份、氢氧化钠溶液22‑35份和溶剂60‑70份，溶剂包括水、醇水混合溶剂、有机酸或醇类溶剂，本发明涉及锂离子电池材料技术领域。该改进的锂离子电池硅基负极材料，所得的锂离子电池硅基负极材料稳定性较高，适用温度范围更广，易于批量化生产，制备的硅基锂离子电池负极材料在0.5Ag‑1的电流密度下循环50圈之后容量仍有885mAhg‑1，容量保持率高，制备工艺与设备要求低，反应无需在高真空等苛刻的条件下进行，还具有成本低、无污染和对环境友好的优点。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，具体为一种改进的锂离子电池硅基负极材料。

背景技术

锂离子电池:是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反，锂系电池分为锂电池和锂离子电池，手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池，电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表，而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品，负极指电源中电位(电势)较低的一端，在原电池中，是指起氧化作用的电极，电池反应中写在左边，从物理角度来看，是电路中电子流出的一极，而负极材料，则是指电池中构成负极的原料，目前常见的负极材料有碳负极材料、锡基负极材料、含锂过渡金属氮化物负极材料、合金类负极材料和纳米级负极材料。

锂离子电池以能量密度高、循环寿命长、使用无污染等优点，成为当今新能源届研究的主题，被广泛的应用于笔记本、手机、电动汽车上，目前锂离子电池通常以石墨作为负极材料，但是，由于石墨的理论容量低，限制了锂离子电池整体的能量密度，硅的理论容量可达4200mAhg-1，远高于石墨，且在地球上储量丰富，是一种优异的锂离子电池负极材料，但是，硅的导电性差，在充放电过程中体积膨胀可达3倍以上，容易发生材料颗粒破碎、材料从集流体上脱落等问题，造成电池容量迅速衰减，电池寿命短，倍率性能差等不好的结果，而且在充放电过程中的稳定性较差。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种改进的锂离子电池硅基负极材料，解决了现有材料限制了锂离子电池整体的能量密度，导电性能差，稳定性较差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种改进的锂离子电池硅基负极材料，其原料按重量份比包括：硅纳米线50-80份、二氧化硅20-40份、石墨15-45份、去离子水55-75份、增稠剂20-30份、导电剂35-45份、氧化剂30-50份、结冷胶25-55份、氢氧化钠溶液22-35份和溶剂60-70份。

优选的，所述溶剂包括水、醇水混合溶剂、有机酸或醇类溶剂，所述增稠剂是羧甲基纤维素钠或者聚丙烯酸，所述导电剂是导电石墨、导电炭黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管或SP-Li。

硅纳米线是一种新型的一维半导体纳米材料，线体直径一般在10nm左右，内晶核是单晶硅，外层有一SiO2包覆层，

二氧化硅是一种酸性氧化物，对应水化物为硅酸，二氧化硅是硅最重要的化合物之一，地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12％，其存在形态有结晶型和无定型两大类，统称硅石。

石墨是一种结晶形碳，六方晶系，为铁墨色至深灰色，密度2.25克/厘米3，硬度1.5，溶点3652℃，沸点4827℃，质软，有滑腻感，可导电，化学性质不活泼，耐腐蚀，与酸、碱等不易反应，在空气或氧气中加强热，可燃烧并生成二氧化碳，强氧化剂会将它氧化成有机酸，用作抗摩剂和润滑材料，制作坩埚、电极、干电池、铅笔芯，高纯度石墨可在核反应堆上作中子减速剂，常被称为炭精或黑铅，因为以前被误认为是铅。