一种硅碳复合负极材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115832254A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211578728.3H01M10/052(2010.01)(22)申请日2022.12.07H01M10/0525(2010.01)C01B33/113(2006.01)(71)申请人银硅（宁波）科技有限公司C01B32/05(2017.01)地址315000浙江省宁波市北仑区大碶街道沿山河北路56－13号13幢（1）号(72)发明人李胜刘双双王祥瑞黄绍丰李金武黄世强(74)专利代理机构北京睿智保诚专利代理事务所(普通合伙)11732专利代理师董大媛(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/48(2010.01)H01M4/587(2010.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种硅碳复合负极材料及其制备方法(57)摘要本发明属于锂电池电极材料技术领域，具体公开了一种硅碳复合负极材料及其制备方法。本发明先将硅和二氧化硅混合研磨，得到小粒径的混合物，然后加热进行反应，生成硅氧蒸汽；随后硅氧蒸汽与纳米碳材料浆料同步冷凝，同时通入石墨，得到SiO@C@石墨复合材料；然后通入气体碳源，在得到的材料表面形成包覆碳层，得到硅碳复合负极材料。本发明通过氧化亚硅的纳米化缓解了体积膨胀，同时特有的内外层结构也为氧化亚硅的膨胀提供了缓冲层并形成双碳层导电网络，提高了硅碳复合负极材料的循环性能，同时也提高了其倍率性能。本发明简化了工艺流程，并且提高了氧化亚硅的利用率，极大地降低了生产成本。CN115832254ACN115832254A权利要求书1/1页1.一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将硅和二氧化硅混合研磨，然后加热进行反应，生成硅氧蒸汽；2)硅氧蒸汽与纳米碳材料浆料同步冷凝，同时通入石墨，得到SiO@C@石墨复合材料；3)通入气体碳源，在SiO@C@石墨复合材料表面形成包覆碳层，得到硅碳复合负极材料。2.根据权利要求1所述的一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中反应的温度为1000～1600℃，反应的压力≤0.1torr，反应的时间为2～8h。3.根据权利要求2所述的一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述硅和二氧化硅的质量比为0.8～1.2：0.8～1.2，所述研磨后的粒径为5～100目。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中冷凝的温度为600～900℃。5.根据权利要求4所述的一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中纳米碳材料浆料包括石墨烯溶液、碳纳米管溶液和导电炭黑溶液中的一种或几种。6.根据权利要求1、2、3或5所述的一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中石墨的粒径D10为4～8μm，D50为10～16μm，D90为25～35μm。7.根据权利要求6所述的一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中纳米碳材料浆料中的纳米碳材料与硅氧蒸汽的质量比为0.5～3：100；所述步骤2)中石墨与硅氧蒸汽的质量比为100：5～15。8.根据权利要求7所述的一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中形成包覆碳层的温度为600～900℃，形成包覆碳层的时间为1～3h。9.根据权利要求8所述的一种硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述气体碳源包括乙炔和/或甲烷。10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的硅碳复合负极材料。2CN115832254A说明书1/6页一种硅碳复合负极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂电池电极材料技术领域，尤其涉及一种硅碳复合负极材料及其制备方法。背景技术[0002]目前，锂离子电池负极材料以石墨为主流，但石墨的理论比容量仅有372mAh/g，而目前的碳负极材料克容量已达到360mAh/g，已经非常接近理论克容量，提升空间已经不大。硅的理论比容量为4200mAh/g，远远大于碳的理论比容量。因此，为适应更高能量密度的电池需求，硅基负极进入了人们的视野。近些年来，行业对硅基负极的需求量提升明显。[0003]但是，在硅基负极材料商业化和产业化的过程中，同样存在一些障碍，其中，最主要的问题是硅基负极材料在充放电过程中的体积膨胀问题。硅基材料在充放电过程中，体积膨胀高达300％，体积膨胀会造成硅基负极材料产生裂纹直至粉化，破坏电极材料与集流体的接触性，使得活性材料从极片上脱离，引起电池容量的快速衰减。而且膨胀在电池内部会产生很大的应力，对极片形成挤压，随着多次循环，极片存在断裂的风险。此外，这种应力还可能造成电池内部