锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法和所得产品.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115911322A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211474550.8B82Y40/00(2011.01)(22)申请日2022.11.23(71)申请人山东海科创新研究院有限公司地址257000山东省东营市东营区黄河路38号大学科技园生态谷未来大厦(72)发明人周景艳苏凯民鞠署元王明华(74)专利代理机构青岛清泰联信知识产权代理有限公司37256专利代理师张洁(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/48(2010.01)H01M4/583(2010.01)H01M10/0525(2010.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法和所得产品(57)摘要本发明提供了一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法和所得产品，属于电池材料技术领域。本发明提供的锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法一方面通过剥离和恢复石墨层状结构的方式将SiOx材料引入到石墨的片层之间，可提高硅基材料的负载；第二方面将石墨烯引入到复合材料内部，解决了硅基材料导电性差的问题并且可以极大的提高电极材料的倍率性能；第三方面利用沥青在多孔材料中的吸附特性和高温收缩特性，获得具有类石墨结构的硅碳复合负极材料，其具有循环性能优良、倍率性能优良的优势。CN115911322ACN115911322A权利要求书1/2页1.锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法，其特性在于，包括以下步骤：将石墨球磨得到预剥离石墨，将预剥离石墨分散于含有分散剂的弱酸性溶液中，得到第一混合液；将SiOx分散于氧化石墨烯溶液中，超声搅拌分散，得到第二混合液；在强力搅拌下，将第二混合液缓慢加入到第一混合液中，得到第三混合液；将第三混合液离心分离，并将分离所得固体加入乳化沥青中，得到SiOx/C水凝胶，干燥处理后，得到SiOx/C复合材料；将SiOx/C复合材料在气氛保护下，于700‑1200℃下高温热还原处理1‑5h，得到硅碳负极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特性在于，所述石墨选自人造石墨、膨胀石墨和鳞片石墨中的至少一种；所述分散剂选自聚丙烯腈、聚丙烯酸、葡萄糖、蔗糖、壳聚糖、淀粉、海藻酸钠和聚乙二醇中的至少一种；所得第一混合液中预剥离石墨的质量为1％‑10％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特性在于，所加入的SiOx和氧化石墨烯的摩尔比为(10‑1):1；所加入的第二混合液与第一混合液的质量比为(0.2‑1):1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特性在于，所述乳化沥青中的沥青选自石油沥青、煤沥青和天然沥青中的至少一种，其中，所述煤沥青包括煤沥青的中温沥青、高温沥青、特高温沥青和改性沥青中的至少一种；所述乳化沥青占所得固体质量的10％‑50％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特性在于，干燥处理包括喷雾干燥、真空干燥或冷冻干燥；所述气氛选自氮气、氩气、氦气、氖气和氢气中的至少一种。6.锂离子电池用硅碳负极材料，其特性在于，根据权利要求1‑5任一项所述的制备方法制备得到。7.根据权利要求6所述的锂离子电池用硅碳负极材料，其特性在于，所述硅碳负极材料是具有类石墨结构的含SiOx的石墨复合物，其首次可逆比容量≥743.2mAh/g，首次库伦效率≥87.1％，100周容量保持率≥88.9％，5C倍率保持率≥88.3％。8.纽扣电池，其特性在于，采用权利要求6或7所述的锂离子电池用硅碳负极材料制备得到。9.根据权利要求8所述的纽扣电池，其特征在于，通过以下方法制备得到：按(90‑95)∶(4‑1)∶(0.02‑1)的质量比称取硅碳负极材料、粘结剂和导电剂，三者均匀混合形成浆料；将浆料均匀涂敷于铜箔上，于80‑150℃下烘干后将极片压实；将压实后的极片放入真空干燥箱中于80‑120℃干燥8‑24h后，以金属锂为对电极，制作纽扣电池。10.根据权利要求9所述的纽扣电池，其特性在于，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶中的至少一种；2CN115911322A权利要求书2/2页所述导电剂选自炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。3CN115911322A说明书1/5页锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法和所得产品技术领域[0001]本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及到一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法和所得产品。背景技术[0002]传统的商业化锂离子电池负极材料石墨由于理论比容量较低(372mAh/g)，倍率性能不佳，放电电压较低易造成锂沉积而引起一系列的安全问题。硅基材料采用合金化反应过程来存储能量，具有超高的理论比容量，4200mAh/g。然而