[发明专利]用硅合金制备碳硅复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种用硅合金制备碳硅复合材料的方法，包括以下步骤：取硅合金粉末用气流粉碎机进行破碎得到产物A，取碳纳米管加入气流粉碎机中进行气流粉碎得到产物B；称取产物A、产物B、分散剂，加入干粉混料机中混合，得到产物C；将产物C放入高温炉中，惰性气体氛围下保温碳化，得到产物D；将产物D进行气流粉碎，得到最终成品。本发明中的制备方法简单，成本低廉，易于规模制备，且本发明所制得的材料导电性强，体积膨胀小，适用于所有锂离子电池的负极。

技术领域

本发明属于电池材料领域，涉及一种制备锂离子电池负极材料的方法,具体地说是一种用硅合金制备碳硅复合材料的方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、自放电小、工作电压范围宽、无记忆效应、使用寿命长、无环境污染等优点，已广泛应用于电子产品和电动汽车以及储能领域。目前负极材料的应用主要以传统石墨材料为主，但石墨比容量已接近372mAh/g的理论值，难有提升的空间，限制了锂离子电池的能量密度。而硅碳复合材料由于具有较高的比容量，成为了锂离子电池负极材料的发展趋势。

但硅作为锂离子电池负极材料也有明显的缺点：首先硅作为半导体材料，其自身电导率较低，且符合要求的原材料纳米级硅粉不易得到；其次在充放电过程，随着锂离子的嵌入和脱出，硅材料体积变化较大，导致材料粉化、脱落，最终导致与集流体脱离，循环稳定性较差；最后，虽然可采用掺杂、纳米化等方法来提高硅基材料的电化学性能，但这些制备方法比较复杂且成本较高，不易规模制备，制得材料的电化学性能还有待进一步提高。

发明内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种用硅合金制备碳硅复合材料的方法，以达到增强电极的导电性、降低硅材料的体积膨胀，并且简化制备过程、易于规模制备的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用硅合金制备碳硅复合材料的方法，包括依次进行的以下步骤：

步骤一：取硅合金粉末用气流粉碎机进行破碎，以破碎压力P1破碎其粒径D50至0.1-20um，得到产物A，取碳纳米管，加入气流粉碎机中以破碎压力P2进行气流粉碎，将其松装密度破碎至0.01-0.15g/cm³，得到产物B；

步骤二：按重量份数计，分别称取产物A 100份、产物B 0.5-6份、分散剂0.5-10份，加入干粉混料机中混合，得到产物C；

步骤三：将产物C放入高温炉中，惰性气体氛围下保温碳化，得到产物D；

步骤四：将产物D进行气流粉碎，得到最终成品。

作为对本发明的限定：步骤一中所述的硅合金粉末为硅铁合金粉末、硅铝合金粉末、硅镁合金粉末、硅锰合金粉末中的至少一种。

作为对本发明的限定：步骤一中的原料碳纳米管的管径为1-20nm。

作为对本发明的限定：步骤二中干粉混料机的转速为50-3000r/min，混合时间为10-120min。

作为对本发明的进一步限定：步骤一中气流粉碎机的破碎压力P1为0.1-1.0MPa。

作为对本发明的进一步限定：步骤一中气流粉碎机的破碎压力P2为0.1-1.0MPa。

作为对本发明的进一步限定：步骤三的反应温度为700-1200℃，保温时间为0.5-12h。

作为对本发明的再进一步限定：步骤二中所述的分散剂为PVP（聚乙烯吡咯烷酮）、PVA（聚乙烯醇）、PEG(聚乙二醇）、PEO（聚氧化乙烯）中的任一种。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果在于：