纳米硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池负极片.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115939342A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211547070.XH01M4/133(2010.01)(22)申请日2022.12.05H01M4/134(2010.01)H01M10/0525(2010.01)(71)申请人浙江凌骁能源科技有限公司B82Y30/00(2011.01)地址311228浙江省杭州市钱塘区前进街B82Y40/00(2011.01)道绿荫路222号综合办公楼220-116室申请人浙江零跑科技股份有限公司(72)发明人罗倩李志宋忆宁朱江明方明旺(74)专利代理机构杭州华进联浙知识产权代理有限公司33250专利代理师鲁宽莹(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/583(2010.01)H01M4/38(2006.01)权利要求书1页说明书10页附图1页(54)发明名称纳米硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池负极片(57)摘要本发明涉及一种纳米硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池负极片。所述纳米硅碳复合材料和纳米硅颗粒，其中，所述氟化多孔硬碳为具有多个孔结构的硬碳，且所述硬碳的裸露表面包覆有氟化碳层，所述纳米硅颗粒嵌入所述氟化多孔硬碳的部分孔结构中。本发明所述纳米硅碳复合材料具有高容量、低膨胀以及优异的倍率性能，使锂离子电池负极片具有较高的首次库伦效率和良好的循环稳定性。CN115939342ACN115939342A权利要求书1/1页1.一种纳米硅碳复合材料，其特征在于，所述纳米硅碳复合材料包括氟化多孔硬碳和纳米硅颗粒，其中，所述氟化多孔硬碳为具有多个孔结构的硬碳，且所述硬碳的裸露表面包覆有氟化碳层，所述纳米硅颗粒嵌入所述氟化多孔硬碳的部分孔结构中。2.根据权利要求1所述的纳米硅碳复合材料，其特征在于，所述氟化碳层的厚度为1nm‑3nm，所述氟化碳层在所述氟化多孔硬碳中的质量分数为0.2％‑5％。3.根据权利要求1所述的纳米硅碳复合材料，其特征在于，所述氟化多孔硬碳的粒径为1μm‑100μm；及/或，所述孔结构的孔径为50nm‑200nm；及/或，所述纳米硅颗粒的粒径为1nm‑150nm。4.根据权利要求1所述的纳米硅碳复合材料，其特征在于，所述氟化多孔硬碳的孔隙率为50％‑80％；及/或，所述纳米硅颗粒的嵌入率为10％‑30％。5.一种如权利要求1‑4任一项所述的纳米硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：提供生物基质作为碳源，将所述碳源预处理后进行水热反应，得到多孔硬碳前驱体，并将所述多孔硬碳前驱体进行煅烧，得到多孔硬碳；提供氟源，将所述多孔硬碳与所述氟源进行氟化反应，得到氟化多孔硬碳；将所述氟化多孔硬碳与纳米硅颗粒混合球磨后进行煅烧，得到纳米硅碳复合材料。6.根据权利要求5所述的纳米硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述多孔硬碳与所述氟源的质量比为200:1‑20:1；及/或，所述氟化多孔硬碳与所述纳米硅颗粒的质量比为100:1‑100:20。7.根据权利要求5所述的纳米硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述生物基质选自稻壳、蔗糖、柚子皮、玉米秸秆、花生壳中的至少一种；及/或，所述氟源选自氟气、含氟聚合物中的至少一种。8.根据权利要求5所述的纳米硅碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为150℃‑220℃，时间为12h‑24h；及/或，将所述多孔硬碳前驱体进行煅烧的步骤中，温度为300℃‑900℃，时间为1.5h‑4h；及/或，所述氟化反应的温度为300℃‑600℃，时间为1h‑10h；及/或，将所述氟化多孔硬碳与纳米硅颗粒混合球磨后进行煅烧的步骤中，温度为300℃‑500℃，时间为2h‑4h。9.一种锂离子电池负极片，其特征在于，所述锂离子电池负极片包括如权利要求1‑4任一项所述的纳米硅复合材料。10.根据权利要求9所述的锂离子电池负极片，其特征在于，所述锂离子电池负极片包括以下组分：90wt％‑98wt％的纳米硅复合材料、0.5wt％‑5wt％的导电剂以及0.5wt％‑5wt％的粘结剂。2CN115939342A说明书1/10页纳米硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池负极片技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，特别是涉及一种纳米硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池负极片。背景技术[0002]随着新能源汽车的发展和广泛应用，石墨基材料由于理论比容量有限，无法满足远程电动汽车不断增长的需求。在新兴的替代负极材料中，硅及其氧化物因其超高的理论容量(3579mAhg)和适当的电化学势(约0.2V‑0.4V)以及地壳中充足的储量受到广泛关注。然而，由于硅颗粒与锂在合金化、去合金化过程中，产生巨大的体积膨胀，其体积膨胀率超