[发明专利]一种锂离子电池用高容量负极材料的合成方法

摘要

本发明涉及一种合成锂离子电池用高容量负极材料的方法。本发明分别以气相SiO₂、PAN、NMP、graphite、Mg为原料，将PAN均匀溶解于NMP溶剂中，然后将SiO₂、graphite、Mg按一定比例加入，在超声细胞粉碎机中将混合溶液分散均匀，在一定温度下干燥处理，在稀有气体保护下经过高温碳化还原得到理想的硅碳负极材料。该产物包覆均匀，并具有良好的导电性，graphite有效提高了硅碳材料的库伦效率，PAN裂解碳也有效地缓冲了活性物质的体积变化，气相SiO₂被Mg还原后以低于7纳米的超细硅的形态均匀分布于PAN裂解碳中，极大程度的提高了硅碳复合材料的电化学性能。本发明与传统的合成工艺相比具有纳米硅粒度超细，在碳中分散均匀、工艺条件简单、电化学性能优良等优点。

主权项

1.一种合成锂离子电池用高容量负极材料的方法，其特征在于：先按照一定比例将聚丙烯腈加入到N‑甲基吡咯烷酮基质中，用超声波细胞破碎机超声分散6min，形成PAN‑NMP溶液；然后按照一定比例依次将气相二氧化硅、人造石墨、镁粉加入上述溶液中，在室温下用超声波细胞破碎机进行超声分散，随后在温度为90℃的条件下进行干燥处理12h，得到以人造石墨为核，以均匀混有气相二氧化硅、镁粉的PAN为包覆层的SiO2/Mg/C/graphite复合物，随后将SiO2/Mg/C/graphite复合物进行研磨，转移到氩气气氛管式炉中，在氩气保护下进行800℃高温处理，升温速率为5℃/min，然后保持在800℃下还原4小时，最后将得到的产物进一步研磨2小时，再经过酸洗、水洗得到最终产物；其中聚丙烯腈的加入量为30%～60%（w/w），二氧化硅的加入量为10%～20%（w/w），人造石墨的加入量为20%～60%（w/w），其中镁粉不参与负极材料的组成，主要用于还原二氧化硅，所以其加入量等同于 二氧化硅的量；由于原料配比的不同，导致最后所得到的复合物其比容量与循环性能有所差异；所述的聚丙烯腈加入到N‑甲基吡咯烷酮基质中指的是1摩尔聚丙烯腈与5摩尔N‑甲基吡咯烷酮混合形成PAN‑NMP溶液。