[发明专利]一种高容量锂离子电池的复合负极材料及其制备方法

摘要

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种高容量锂离子电池的复合负极材料及其制备方法。复合负极材料的组分为内层的硅粉和石墨以及外层的双层包覆物，所述双层包覆物的第一层为包覆碳层，包覆物为无定形碳，第二层为包覆聚合物，包覆物为聚苯胺，所述复合负极材料为粉体材料，且粉体材料的粒径为0.5‑40μm，所述硅粉与石墨的质量比为1:99‑1:1，包覆碳层的质量百分含量为3‑15%，包覆聚合物层的质量百分含量为3‑15%。该复合负极材料，解决了现有碳材料作为动力型锂离子电池负极材料充放电比容量低，循环性能差的问题，该复合负极材料的电容量大，循环性能与稳定性能好。

主权项

1.一种高容量锂离子电池的复合负极材料，其特征在于，所述复合负极材料的组分为内层的硅粉和石墨以及外层的双层包覆物，所述双层包覆物的第一层为包覆碳层，包覆物为无定形碳，第二层为包覆聚合物，包覆物为聚苯胺，所述复合负极材料为粉体材料，且粉体材料的粒径为0.5‑40μm，所述硅粉与石墨的质量比为1:99‑1:1，包覆碳层的质量百分含量为3‑15％，包覆聚合物层的质量百分含量为3‑15％，所述无定形碳为煤沥青基无定形炭，制备方法具体包括以下步骤：(1)称取硅粉和石墨，按既定比例将硅粉与石墨混合搅拌均匀成硅碳复合粉；(2)按0.5‑3kg硅碳复合粉与50‑500g煤沥青的比例，将硅碳复合粉分散于溶有煤沥青的四氢呋喃/丙酮混合溶液中，放入搅拌机，以自转160rpm搅拌30min均匀；(3)采用150℃鼓风烘箱中干燥2小时蒸发溶剂后，在Ar气气氛下通过高温裂解热处理对硅碳复合粉进行表面包覆；(4)将得到的粉料采用行星式球磨机以120rpm球磨处理15min，得到蓬松状碳层包覆复合粉颗粒；(5)将十二烷基苯磺酸、水、苯胺和丁二醇按3:60:20:17的质量比例倒入平底烧瓶中混合，采用磁力搅拌子80rpm搅拌均匀，得到无色微乳液；(6)在200g步骤(5)得到的微乳液中倒入步骤(4)制备的碳层包覆复合粉460g；120rpm搅拌1小时；硅碳复合粉料与苯胺质量比例为92％：8％；并采用冰水浴方式控制反应烧瓶温度；(7)伴随搅拌过程中，把事先配置好25g 0.1mol/L过硫酸铵溶液缓慢滴加到微乳液中，搅拌2小时，聚合反应完成；整个聚合反应过程是在冰水浴下完成；(8)加入大量无水丙酮溶液破乳，使聚苯胺沉淀附着在硅颗粒表面；(9)将步骤(8)的产物沉淀抽滤，采用蒸馏水、乙醇交替清洗，真空烘干后，碾磨即可得到复合负极材料；其中，所述硅粉的粒径为100nm‑5μm，石墨粒径为1‑30μm；步骤(2)将硅粉分散于溶有煤沥青的四氢呋喃/丙酮溶液中，煤沥青100g，四氢呋喃400g，丙酮500g，高温裂解温度范围为800‑1000℃，处理时间为5‑10小时；步骤(7)控制聚合反应温度为0‑4℃；步骤(9)粉体抽真空干燥温度为80‑100℃，干燥时间5小时。