[发明专利]一种锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种锂离子电池硅碳复合负极材料，所述硅碳复合负极材料为核壳结构，内核为纳米硅粉均匀分散于石墨表面的复合材料构成，外壳为沥青基作为碳源包覆的无定形碳层。本发明对纳米硅进行沥青包覆，可避免硅颗粒与电解液直接接触，减缓容量衰减速度，同时缩短了锂离子的扩散路径，保证了电极材料的电子传导不会丧失，即提高首次充放效率，充放电容量和循环性能；包覆前，先利用石墨微粉将纳米硅分散，避免在与沥青包覆时，纳米硅聚集导致局部容量过剩，使得纳米硅分散均匀。

主权项

1.一种锂离子电池硅碳复合负极材料，其特征在于，所述硅碳复合负极材料为核壳结构，内核为纳米硅粉均匀分散于石墨表面的复合材料构成，外壳为沥青基作为碳源包覆的无定形炭 层，所述的硅碳复合负极材料中硅的含量为10‑40%，石墨的含量为20‑60%，无定形炭的含量为10‑60%；所述的锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法包括以下步骤：1）纳米硅粉的前处理：将纳米硅粉均匀分散在有机溶液中，加入氢氟酸刻蚀，刻蚀时间为5‑60min，离心洗涤，真空烘干；2）硅/石墨复合材料的制备：将步骤1）处理后的硅粉与石墨混合，加入溶剂进行湿法球磨，球磨时间为3‑10h，真空烘干；石墨与硅粉混合前进行改性，改性方法为：将质量浓度为15‑20%的硅烷偶联剂无水乙醇溶液与石墨混合65‑70min，然后再加入质量浓度为55‑60%的二甲基甲酰胺溶液及酸溶液按照1g：30‑45mL：20‑25mL的料液比再 混合60‑70min，过滤，过滤物在95‑120℃下干燥1‑2h，再在120‑135℃下保温1‑2h，硅烷偶联剂用量为石墨重量的5‑10%，酸溶液为质量浓度70%的浓硝酸；3）硅/石墨/沥青前驱体的制备：将沥青溶解于有机溶剂中，配制成沥青溶液，将步骤2）制备的硅/石墨复合材料加入沥青溶液中，搅拌分散均匀，得到前驱体分散液；4）硅/石墨/无定形碳复合材料的制备：将步骤3）得到的硅/石墨/沥青前驱体分散液在喷雾干燥机中进行喷雾造粒，得到复合微粒；5）将步骤4）得到的复合微粒置于管式炉中，在惰性气体的气氛中进行高温炭化处理，即可得到硅碳复合负极材料。