[发明专利]高克容量低比表面积的锂电池硅碳负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高克容量低比表面积的锂电池硅碳负极材料及其制备方法，制备方法包括：在打浆机中加入去离子水；在去离子水中加入羧CMC,搅拌0.5小时～1小时，形成第一混合液；将石墨加入第一混合液中，搅拌1小时～2小时，形成第二混合液；第二混合液中按照质量比CMC：石墨＝0.5：100～1.5：100；将第四质量的纳米硅浆料加入第二混合液，搅拌3小时～5小时，形成第三混合液；第三混合液中，纳米硅浆料的固含量为6％～10％；按照质量比石墨：硅＝3:1～6:1；第三混合液的固含量在12.86％～30.86％之间；将第三混合液经喷雾干燥制粉目筛后，得到高克容量低比表面积的锂电池硅碳负极材料。

技术领域

本发明涉及电池材料制备方法技术领域，尤其涉及一种高克容量低比表面积的锂电池硅碳负极材料及其制备方法。

背景技术

随着锂离子电池在工业领域的快速推广，对高功率密度和高能量密度的要求也日益凸显。

目前锂离子电池的负极材料主要以石墨为主，其理论容量(372mAh/g)偏低，相比较硅的理论容量(4200mAh/g)较高，并具备安全性能好、放电电压低等优点。因此硅碳负极材料具有更好的性能优势，其研发需求迫在眉睫。

但是硅碳负极材料在制备过程中，由于硅容易团聚，进而造成比表面积较大等缺点。如何降低硅碳负极负材料的比表面积已成为业内研究的焦点。

发明内容

本发明提供一种高克容量低比表面积的锂电池硅碳负极材料及其制备方法。将石墨加入添加了CMC增稠剂的去离子水中搅拌均匀，再投入纳米硅浆料，再次搅拌均匀，之后通过喷雾干燥、CVD炉焙烧、过筛后制得锂离子电池硅碳负极材料。所制得的硅碳负极材料具有粒度分布均匀、克容量高、比表面积低的优点，另外本发明制备工艺简单，便于操作，便于商业化推广。

有鉴于此，在第一方面，本发明实施例提供了一种高克容量低比表面积的锂电池硅碳负极材料的制备方法，包括：

在打浆机中加入第一质量的去离子水；

在去离子水中加入第二质量的羧甲基纤维素CMC,搅拌0.5小时～1小时，形成第一混合液；

将第三质量的石墨加入第一混合液中，搅拌1小时～2小时，形成第二混合液；其中，石墨的Dv50为8～15um；所述第二混合液中，按照质量比CMC：石墨＝0.5：100～1.5：100；

将第四质量的纳米硅浆料加入第二混合液，搅拌3小时～5小时，形成第三混合液；其中，纳米硅浆料中，溶质为Dv50为40～100nm的纳米硅，溶剂为异丙醇，纳米硅浆料的固含量为6％～10％；所述第三混合液中，按照质量比石墨：硅＝3:1～6:1；所述第三混合液的固含量在12.86％～30.86％之间；

将第三混合液经喷雾干燥制粉，得到第一混合物；

将第一混合物放入化学气相沉积CVD炉中在800℃～900℃焙烧，得到第二混合物；其中，所述焙烧包括升温过程、保温过程和降温过程；所述升温过程中，通入氮气，流速为10～15L/min，升温速率为5～10℃/min；所述保温过程中，通入氮气和乙炔，其中通入的氮气流速为3～6L/min,通入的乙炔流速为1～2L/min，保温时间为3～4小时，所述降温过程为通氮气自然冷却，通入的氮气流速为3～6L/min；

将所述第二混合物过300目筛后，得到高克容量低比表面积的锂电池硅碳负极材料。

优选的，在所述喷雾干燥制粉的过程中，进风温度为180℃～210℃，排风温度为110℃～150℃。

优选的，所述石墨为膨胀石墨。

优选的，

所述搅拌具体为：

以20-40r/min的公转速率、2000-2500r/min的自转速率进行搅拌。