[发明专利]一种简单高效的硅碳负极材料制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池材料及其制备技术领域，尤其涉及一种简单高效的硅碳负极材料制备方法。其特点在于，按以下步骤进行：将纳米硅材料与石墨负极材料进行均匀混合。用压力机将混合好的材料以一定的压力进行压块，然后破碎。用压力机将破碎后的材料以一定的压力进行压块，然后破碎。按以上压块、破碎方法，进行多次重复，便得到复合好的硅碳负极材料。通过对材料混合、锻压、破碎等步骤，将纳米硅材料与石墨材料均匀的复合在一起，在一定程度上改善了纳米硅材料在硅碳负极材料制备过程中的自身团聚问题，解决了材料在制成料浆后的分层现象，得到的硅碳负极电化学性能较好，且易实现工业化生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料及其制备技术领域，尤其涉及一种简单高效的硅碳负极材料制备方法。

背景技术

锂离子电池作为便携式及新能源动力机组的能源储存装置，在信息化、智能化、数字化的时代背景的要求下，越来越受到人们的关注。因此对电池的性能有了更高的要求，在满足安全可靠的同时要有更高的放电比能量、优异的循环性能、良好的倍率性能等。其中负极材料能量的提高会将低负极材料在整个电池体系的占比，从而提高整个电池的能量密度。因此负极材料的性能的好坏会直接影响整个电池的性能。

目前商业化锂离子电池主要采用石墨负极材料，主要是石墨材料在价格及循环性能上具有较大的优势，但是其理论容量相对较低为370 mAh/g，且在低温充电以及快速充电时会发生“析锂”现象从而产生锂枝晶，从而影响电池的安全性能。因此，迫切需要高容量、好循环性能以及安全可靠的负极材料来替代石墨负极材料。

其中硅的储锂能力较强，理论容量约为4200mAh/g，大约是石墨容量的10倍，且硅含量丰富，来源广，但是由于硅的嵌锂机制不同于石墨，锂原子会进入到硅原子的结构中，形成合金相，会使材料的体积发生300% 以上的膨胀。巨大的体积效应会使硅材料粉化，在集流体上脱落，从而严重影响电池的性能；另一方面，硅为半导体，导电性差也是限制其作为锂离子负极材料应用的重要原因之一。

目前，针对硅负极材料的改性较多，主要是纳米化、表面改性、改进电解液及粘结剂等材料与硅的匹配度、与石墨进行复合制作硅碳负极等方式，来对硅材料进行应用。其中纳米化是最主要的改性方式，随后再将纳米硅添加到石墨材料中制作成硅碳负极材料已成为现在商业化提高负极容量的最主要方式。硅碳负极在一定程度上能够发挥出硅材料的高容量特性，石墨在发挥出自身容量的同时还会对硅的膨胀起到缓冲作用，并且提高了整个材料的导电性。

但是由于纳米硅材料易团聚、难分散，较难将两者均匀的混在一起，因此在一定程度上阻碍了其在锂离子电池负极材料中的应用。

发明内容

基于上述硅碳负极的现状，本发明提供了一种简单高效的硅碳负极制备方法，其特点在于，按以下步骤进行：

（1）将纳米硅材料与石墨负极材料进行均匀混合；

（2）用压力机将步骤（1）所得的材料以一定的压力进行压块，然后破碎；

（3）用压力机将步骤（2）得到的材料以一定的压力进行压块，然后破碎；

（4） 按以上压块、破碎方法，进行多次重复，便得到复合好的硅碳负极材料。

优选的，所述纳米硅负极材料为50-200 nm的纳米硅材料，石墨负极材料为天然石墨或人造石墨。

优选的，所述纳米硅所占的比例为5%-20%。

优选的，所述压力机进行加压时，材料表面所受的压强为0.5-8 MPa。

第二方面，本申请实施例要求保护上述制备方法制备得到的硅碳负极材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：