[发明专利]硅碳负极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种硅碳负极材料的制备方法，包括以下步驟：S1，提供一碳纳米管阵列骨架，其中，所述碳纳米管阵列骨架包括多个沿同一方向紧密排列的碳纳米管以及连接于相邻碳纳米管之间的碳连接层；S2，将纳米硅材料分散于易挥发有机溶剂中形成悬浊液；S3，将碳纳米管阵列骨架作为底层并倒入所述悬浊液进行抽滤；S4，将含有所述悬浊液的碳纳米管阵列骨架进行抽真空急速冻干，形成所述硅碳负极材料，其中，所述纳米硅材料分散于所述碳纳米管阵列骨架中相邻的碳纳米管之间。

技术领域

本发明涉及一种硅碳负极材料及其制备方法。

背景技术

随着锂离子电池的发展，其能量密度逐渐提高，因此对负极提出了更大的容量需求。

目前，硅负极因具有理论比容量高、储量丰富、点位低等优点，已经成为高能量密度电池的理想负极材料。，但是，硅在锂离子的嵌入和脱出过程其体积变化较大，容易引起电机粉化，使电池快速衰减，影响其寿命。

因此，急需提供一种能够有效抑制硅纳米粒子膨胀的硅碳负极材料及其制备方法。

发明内容

本发明提供了一种硅碳负极材料及其制备方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种硅碳负极材料的制备方法，包括以下步驟：

S1，提供一碳纳米管阵列骨架，其中，所述碳纳米管阵列骨架包括多个沿同一方向紧密排列的碳纳米管以及连接于相邻碳纳米管之间的碳连接层；

S2，将纳米硅材料分散于易挥发有机溶剂中形成悬浊液；

S3，将碳纳米管阵列骨架作为底层并倒入所述悬浊液进行抽滤；

S4，将含有所述悬浊液的碳纳米管阵列骨架进行急速冻干，形成所述硅碳负极材料，其中，所述纳米硅材料分散于所述碳纳米管阵列骨架中相邻的碳纳米管之间。

本发明还进一步提供一种硅碳负极材料，所述硅碳负极材料为根据上述方法获得。

本发明的有益效果是：本发明提供的碳纳米管阵列骨架，通过将相邻的碳纳米管之间通过碳连接层固定其骨架，使纳米硅材料分散于所述碳纳米管阵列骨架中相邻的碳纳米管之间形成的孔道内，抑制了硅材料的膨胀，降低其膨胀率，从而从根本上解决硅的粉化问题及循环寿命差的问题。另外，由于碳纳米管沿其径向方向具有良好的导电性能，故，还可以提高负极材料整体的导电性。此外，本发明还具有制备工艺简单等特性，易于工业化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的硅碳负极材料的制备方法的流程图。

图2是本发明实施例提供的硅碳负极材料的制备方法中使用的反应炉的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的纳米复合负极材料的制备方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。