[发明专利]一种一氧化硅@树脂碳/CVD碳复合负极材料的制备方法

说明书

一种一氧化硅@树脂碳/CVD碳复合负极材料的制备方法：将一氧化硅颗粒加入无水乙醇中，超声分散，得分散液；向所述分散液中加入树脂，加热使树脂溶解，搅拌研磨，得混合物；将所述混合物喷雾干燥，得干燥产品；对所述干燥产品进行热处理使树脂先发泡再碳化，用化学气相沉积法在表面进行碳沉积，即成。本发明复合负极材料的制备方法，操作简单、成本低、易于工业化生产，能大幅度提高锂离子电池的充放电效率，延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种一氧化硅/碳复合材料的制备方法，具体涉及一种一氧化硅@树脂碳/CVD碳复合材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有高电压、高比能量、长循环寿命和对环境友好等特点，是便携式电子、移动产品、电动汽车的理想配套电源。随着电子产品，尤其是智能手机，往小型化、便携化的方向发展，要求锂离子电池具有越来越高的能量密度。锂离子电池性能改善的关键在于提高嵌锂材料的能量密度和循环寿命，而目前以石墨等材料为负极的锂离子电池，理论容量仅有375 mAh g^-1，远远不能满足人们日常生活中对储能设备的要求，开发新型高性能负极材料已成当务之急。

研究发现，以硅基材料为锂离子电池负极，其理论容量可以达到4200 mAh g^-1；但是，作为锂离子电池负极的硅材料，在电池充放电的循环过程中，由于Li-Si 合金的生成与分解伴随着巨大的体积变化，硅负极材料会出现粉化和开裂，导致材料结构崩塌和电极材料脱落；电极材料与导电网络脱离，造成电池内阻增加，可逆容量迅速衰减，硅负极锂离子电池的循环性能急剧下降；另外，由于副反应的发生，充放电过程会产生大量的气体，导致电池内部胀气。针对上述问题，研究者们积极探索提高硅负极材料循环性能的方法，如降低硅材料颗粒粒径、形成多孔材料、硅薄膜材料、硅纳米线、硅复合材料、硅氧化物等。其中比较有效的方法是制备成硅基复合材料来缓解在充放电过程中的体积膨胀，此方法已经广泛应用于锂离子电池负极材料的改性研究中。

CN110176601A公开了一种碳包覆氧化亚硅负极材料及其制备方法和应用，所得碳包覆氧化亚硅负极材料具有核壳结构，包括由内至外依次分布的核体、缓冲层和外层；核体为低氧值氧化亚硅，缓冲层为碳纳米管，外层为碳包覆层；该方法采用碳纳米管作为柔性缓冲层来抑制整个负极材料颗粒的体积变化，但无法抑制氧化亚硅核体的体积变化，经过多次充放电循环后，氧化亚硅依然会出现粉化。

CN105024076A公开了一种锂离子电池负极材料及其制备方法和应用，材料分为两层：碳核心层和硅包覆层，碳核心层由中层的硅层所包覆形成硅/碳复合材料，硅/碳复合材料的外层再包覆一层金属氧化物；其硅层外包覆的是金属氧化物，导电性能不好，而且多层包覆的工艺比较复杂。

CN103219504A公开了锂离子电池用一氧化硅复合负极材料及其制备方法，通过一氧化硅外层包覆有碳纳米管和无定型碳包覆层从而阻止硅粒子的粉化；但是所得负极材料的每个颗粒中，一氧化硅都聚集在一起，形成一个较大的内芯，经过多次充放电循环后，一氧化硅依然会出现粉化，同时该负极材料的硅含量过少，比容量小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单，适宜于工业化生产一氧化硅@树脂碳/CVD碳复合负极材料的制备方法，该方法所得复合负极材料比容量大，循环稳定性好。

本发明解决其技术问题采用的技术方案如下，一种一氧化硅@树脂碳/CVD碳复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将一氧化硅颗粒加入无水乙醇中，超声分散，得分散液；

（2）向所述分散液中加入树脂，加热使树脂溶解，搅拌研磨，得混合物；

（3）将所述混合物喷雾干燥，得干燥产品；

（4）对所述干燥产品进行热处理使树脂先发泡再碳化，用化学气相沉积法（CVD）在表面进行碳沉积，即成。