[发明专利]一种锂离子电池用硅碳复合材料及其制备方法和应用

摘要

本申请提供一种锂离子电池用硅碳复合材料及其制备方法和应用，所述锂离子电池用硅碳复合材料的振实密度为0.7‑1.1g/cm3，由多孔硅碳复合材料与填充在其孔隙中的碳构成，多孔碳硅复合材料中硅含量为10％‑40％，碳含量为60％‑90％。该复合材料成本低、实用化程度高、可大规模制备，且该复合材料具有高的振实密度，同时通过多层的缓冲层，改善了硅基材料作为锂离子电池负极材料存在的循环性差的问题。

主权项

一种锂离子电池用硅碳复合材料的制备方法，具体步骤如下：1)将硅粉球磨粉碎后砂磨处理，将处理后的硅粉分散在含有铝源的溶液或含有铝源的胶体中并超声处理，使硅粉悬浮在溶液中，防止发生团聚；2)将步骤1)所得的溶液减压旋转蒸发除去溶剂后，在非氧化性气氛下进行烧结，在硅表面包覆三氧化二铝，三氧化二铝的厚度为5‐30nm，含量为0.5％‐10％；3)将步骤2)所得包覆好的硅粉与无机碳源、羟基化合物分散剂、重均分子量为50000‐400000的聚合物添加剂进行机械搅拌，得到混合均匀，粘度适宜的稀溶液；4)将步骤3)所得的稀溶液进行喷雾干燥处理，得到硅碳复合材料，并在非氧化性气氛下进行烧结，得到多孔的硅碳复合材料，多孔碳硅复合材料中硅含量为20％‐60％，碳含量为40％‐80％，振实密度为0.6‐0.9g/cm3；5)在步骤4)所得的硅碳复合材料的孔隙中，填充无机或有机碳源，配置粘度较高的浓溶液，进行喷雾干燥处理，得到致密的球状复合材料，并在非氧化性气氛下进行烧结，最终得到锂离子电池用硅碳复合材料，复合材料中硅含量为10％‐40％，碳含量为60％‐90％，振实密度为0.7‐1.1g/cm3。