[发明专利]硅/高分子复合微球及锂离子电池用硅碳复合负极材料及其制备方法

摘要

本发明涉及硅/高分子复合微球材料及其制备方法，以及该硅/高分子复合微球材料作为前驱体制备锂离子电池用硅碳复合负极材料及其制备方法。本发明利用可聚合性单体和交联剂作为硅的研磨介质，对纳米硅表面进行疏水化处理，然后加入炭黑及添加剂，通过高速剪切分散将纳米硅研磨液分散在聚乙烯醇的水溶液中形成O/W型乳液，通过微悬浮聚合，得到硅/高分子复合微球，把纳米硅固定在高分子微球内部，然后进行离心分离、干燥、高温热处理，得到锂离子电池用硅碳复合负极材料。本发明解决了纳米硅从液态的分散状态到干燥状态的团聚问题，提供一种纳米硅的分散和储存方法，创造性地提出了干燥状态下纳米级粒子的稳定存储技术。

主权项

一种硅/高分子复合微球乳液，其特征在于通过下述步骤制备：（1）制备硅分散液：使用可聚合性的不饱和单体0～99.5重量份和100～0.5重量份的交联剂混合作为研磨溶剂，可聚合性的不饱和单体和交联剂两者之和为100重量份，在占单体和交联剂总量0.005～0.5wt%阻聚剂的存在下，利用研磨机研磨硅，并在硅的研磨液内，加入有机弱酸，调节硅研磨分散液的pH值，硅的含量为单体和交联剂总量的3‑10%；（2）把硅分散液转入到装有搅拌器的受惰性气体保护的密闭容器中，向球磨好的硅分散液中加入单体和交联剂总量1～15wt%偶联剂，以900～1500r/min速度搅拌，搅拌时间30min，得到疏水化处理后的硅分散液；继续加入单体和交联剂总量0～5wt%的导电炭黑、单体和交联剂总量1～10wt%的油溶性引发剂、单体和交联剂总量0.1～2.0wt%的链转移剂，以900～1500r/min速度搅拌，形成有机单体/硅/炭黑分散液作为分散相；（3）往3倍于单体和交联剂总量的去离子水中加入单体和交联剂总量1～5.0wt%的聚乙烯醇，使其完全溶解成均匀透明的溶液，再加入单体和交联剂总量0.005～0.5wt%的亚硝酸钠并让其溶解，作为连续相；（4）把上述分散相边搅拌边加入到连续相中，使其均匀分散，然后再将该分散液加入到高速剪切乳化分散机中进行乳化分散得乳化分散液；（5）将上述乳化分散液加入到装备有回流冷凝管、分液漏斗、温度计、氮气通管的反应器中，边搅拌边升温至80℃，反应30min，再升温至90℃，反应6～10h，得到固含量在20～35%范围的硅/高分子复合微球乳液。