一种硅碳负极材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112897498A(43)申请公布日2021.06.04(21)申请号202110071492.3H01M4/62(2006.01)(22)申请日2021.01.19H01M10/0525(2010.01)(71)申请人青海凯金新能源材料有限公司地址812100青海省西宁市湟源县大华镇工业园区(72)发明人葛传长仰永军(74)专利代理机构东莞恒成知识产权代理事务所(普通合伙)44412代理人韩丹(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)C01B33/12(2006.01)B82Y30/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)H01M4/48(2010.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种硅碳负极材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种硅碳负极材料的制备方法，包括如下制备步骤：将二氧化硅分散于水中，得到二氧化硅溶液；将二氧化硅溶液滴入酯类物质中，边搅拌边滴入，形成油包水的酯‑二氧化硅微球；将酯‑二氧化硅微球进行喷雾干燥，得到微球颗粒；将微球颗粒置于高温加热炉中，进行碳化处理，得到硅碳基材料；将硅碳基材料、粘合剂、导电剂混合后，进行球磨，制得浆料，再将浆料涂覆在金属箔材上，干燥后，即得。本发明通过利用二氧化硅与酯类物质的特点，将它们形成油包水型结构，再通过喷雾干燥，以巩固酯‑二氧化硅微球，使其包覆效果更加稳固，以改善其充放电时硅的体积膨胀现象，使其电化学性能更好，有利于提高硅基材料的循环稳定性和充放电效率。CN112897498ACN112897498A权利要求书1/1页1.一种硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：S1：将亲水型纳米二氧化硅分散于水中，得到二氧化硅溶液；S2：将二氧化硅溶液滴入具有亲水亲油基团的酯类物质中，边搅拌边滴入，形成油包水的酯‑二氧化硅微球；S3：将酯‑二氧化硅微球进行喷雾干燥，得到微球颗粒；S4：在惰性气体的保护下，将微球颗粒置于高温加热炉中，进行碳化处理，得到硅碳基材料；S5：在惰性气体的保护下，将硅碳基材料、粘合剂、导电剂混合后，进行球磨，制得浆料，再将浆料涂覆在金属箔材上，干燥后，得到硅碳负极材料。2.根据权利要求1所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述亲水型纳米二氧化硅是由质量比为1:0.3‑0.6：0.5‑1的四氯化硅、氧气和氢气在高温下反应而成。3.根据权利要求1所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，亲水型纳米二氧化硅与水的质量比为1：3‑4。4.根据权利要求1所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，具有亲水亲油基团的酯类物质由质量比为1：0.5‑0.8的海藻酸丙二醇酯、1,2‑丙二醇碳酸酯组成。5.根据权利要求1所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，搅拌速度为30r/min‑60r/min，滴入时间控制在30min‑60min内滴完。6.根据权利要求1所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，具有亲水亲油基团的酯类物质与二氧化硅溶液的体积比为3‑5：1。7.根据权利要求1所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，喷雾干燥是在泵的转速为20r/min‑40r/min，进口温度为220℃‑280℃，出口温度为90℃‑150℃的条件下进行。8.根据权利要求1所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，在步骤S4、S5中，惰性气体为氮气或氩气。9.根据权利要求1所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，碳化处理的温度为600℃‑800℃，压力为30MPa‑50MPa，反应时间为10h‑20h。10.根据权利要求1所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，所述导电剂为乙炔黑、碳纳米管、纳米碳纤维、膨胀石墨中的一种；所述粘合剂为聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯聚乙烯醇、羟甲基纤维素钠中的一种。2CN112897498A说明书1/4页一种硅碳负极材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种硅碳负极材料的制备方法。背景技术[0002]在现有的二次电池体系中，无论从发展空间，还是从寿命、比能量、工作电压和自放电率等技术指标来看，锂离子电池都是当前最有竞争力的二次电池。随着电子科技的不断发展，对锂离子电池也提出了更高的要求，需要更高的能量密度、更好的循环寿命、更好的高低温充放电性能和安全性能等，这就要求锂离子电池用正极、负极材料需要得到进一步地发展与完善。[0003]实际应用较多的锂离子电池负极材料是碳材料，如天然石墨、石墨化中间相碳微球等。在非碳负极材料中，硅具有极高的理论比容量，较低的储锂反应电压平台，并且硅在自然界