[发明专利]一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，包括有以下步骤：（1）混料：将石墨前驱体、粘结剂、纳米硅按照比例加入机械融合机中处理5‑20min，得到硅碳负极材料前驱体；（2）制块：将步骤（1）制备的硅碳负极材料前驱体装入橡胶模具中，放入等静压成型机中进行成型，压力为100‑300MPa，得到等静压的块体；（3）碳化。本发明进行了创新性的改进，通过混料、制块、碳化三步法制备出硅碳负极材料，制备出的硅碳负极材料首次可逆容量大和循环性能优良，制备方法简单，利于工业化。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域技术，尤其是指一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法。

背景技术

随着各种便携式电子设备及电动汽车的广泛应用和快速发展，人们对各类电产品电源的需求和性能要求也越来越高，锂离子二次电池以其高功率特性等优越的综合性能在近十年来成功并广泛应用于移动电子终端设备领域。

锂离子电池性能的改善主要取决于嵌脱锂电极材料的性能。目前，商用锂离子电池广泛采用中间相碳微球和改性石墨作为负极材料，但存在理论储锂容量较低(石墨为372mAh/g)，易发生有机溶剂共嵌入等缺点，因此高容量锂离子电池负极材料的研究与应用已成为提高电池性能的关键。在已知的储锂材料中，硅具有最高的理论容量（不包括嵌入锂的质量时，约为 4200mAh/g）和较为适中的嵌脱锂电位（约0.1-0.5V v s.Li/Li+），非常适用于作锂离子电池的负极材料。但是硅基材料在高程度嵌脱锂条件下，存在严重的体积效应，容易导致材料的结构崩塌和电极材料的剥落而使电极材料失去电接触，从而造成电极循环性能急剧下降。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法，其制备出的硅碳负极材料首次可逆容量大和循环性能优良，制备方法简单，利于工业化。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，包括有以下步骤：

（1）混料：将石墨前驱体、粘结剂、纳米硅按照比例加入机械融合机中处理5-20min，得到硅碳负极材料前驱体；

（2）制块：将步骤（1）制备的硅碳负极材料前驱体装入橡胶模具中，放入等静压成型机中进行成型，压力为100-300MPa，得到等静压的块体；

（3）碳化：将步骤（2）得到的块体置于氮气气氛保护炉中进行烧结，以 2～ 25℃/min 的升温速率升至400～1000℃并保温 4～18小时，粉碎筛分后得到硅碳负极材料。

作为一种优选方案，所述步骤（1）中石墨前驱体为人造石墨或者天然石墨的一种或几种混合，平均粒径D50为5 -10μm。

作为一种优选方案，所述步骤（1）中的粘结剂为煤系或者油系沥青的一种或几种混合，软化点为200-300 ℃。

作为一种优选方案，所述步骤（1）中的纳米硅平均粒径D50为10-100 nm。

作为一种优选方案，所述步骤（1）中机械融合处理为：转速为600-1000rpm。

作为一种优选方案，所述步骤（1）中所述的石墨前驱体、粘结剂、纳米硅的质量比为1:0.01-0.1:0.01-0.1。

一种锂离子电池用硅碳负极材料，采用前述一种锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法制得。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：