一种碳包覆纳米硅材料及其制备方法和应用.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CN108598381A(43)申请公布日2018.09.28(21)申请号201810174025.1(22)申请日2018.03.02(71)申请人合肥国轩高科动力能源有限公司地址230000安徽省合肥市新站区岱河路599号(72)发明人赵云张成龙郭军坡朱丽丽(74)专利代理机构合肥市长远专利代理事务所(普通合伙)34119代理人段晓微叶美琴(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/583(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种碳包覆纳米硅材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种碳包覆纳米硅材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括：将硅阻燃粘胶纤维置于管式炉中，通入惰性气体后升温，恒温反应后冷却，得到碳包覆二氧化硅材料；将碳包覆二氧化硅材料与镁粉置于管式炉中，通入惰性气体后升温，恒温反应后冷却，得到所述碳包覆纳米硅材料。本发明提出的碳包覆纳米硅材料的制备方法，其过程简单，成本低，有利于大规模化生产，得到的碳包覆纳米硅材料应用在锂电池中体积膨胀小，容量高，循环寿命长。CN108598381ACN108598381A权利要求书1/1页1.一种碳包覆纳米硅材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将硅阻燃粘胶纤维置于管式炉中，通入惰性气体后升温，恒温反应后冷却，得到碳包覆二氧化硅材料；S2、将碳包覆二氧化硅材料与镁粉混合，研磨后置于管式炉中，通入惰性气体后升温，恒温反应后冷却，得到所述碳包覆纳米硅材料。2.根据权利要求1所述碳包覆纳米硅材料的制备方法，其特征在于，在S1中，所述硅阻燃粘胶纤维为用乙醇水溶液洗涤、干燥后的硅阻燃粘胶纤维；优选地，所述乙醇水溶液为质量分数为45-55％的乙醇水溶液；优选地，所述乙醇水溶液为质量分数为50％的乙醇水溶液。3.根据权利要求1或2所述碳包覆纳米硅材料的制备方法，其特征在于，在S1中，所述硅阻燃粘胶纤维由聚硅酸和粘胶共混纺丝而成。4.根据权利要求1-3中任一项所述碳包覆纳米硅材料的制备方法，其特征在于，在S1和S2中，所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的一种。5.根据权利要求1-4中任一项所述碳包覆纳米硅材料的制备方法，其特征在于，在S1中，在升温的过程中，以1-10℃/min的升温速率升温至500-1000℃；恒温反应的时间为0.1-10h。6.根据权利要求1-5中任一项所述碳包覆纳米硅材料的制备方法，其特征在于，在S2中，碳包覆二氧化硅材料与镁粉的重量比为1：1-5。7.根据权利要求1-6中任一项所述碳包覆纳米硅材料的制备方法，其特征在于，在S2中，在升温的过程中，以1-10℃/min的升温速率升温至500-1000℃；恒温反应的时间为0.1-10h。8.根据权利要求1-7中任一项所述碳包覆纳米硅材料的制备方法，其特征在于，在S2中，在冷却后还包括用酸溶液洗涤和用水洗涤后干燥；优选地，所述酸溶液的浓度为0.1-1mol/L；优选地，所述酸溶液为盐酸或硫酸溶液；优选地，所述干燥为在自然环境、烘箱、培养箱、真空干燥箱、马弗炉中的一种中进行的干燥。9.一种碳包覆纳米硅材料，其特征在于，采用如权利要求1-8中任一项所述碳包覆纳米硅材料的制备方法制备而成。10.一种如权利要求9所述碳包覆纳米硅材料在锂离子电池负极材料中的应用。2CN108598381A说明书1/5页一种碳包覆纳米硅材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，尤其涉及一种碳包覆纳米硅材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]新能源汽车市场的快速增长对新能源汽车的核心部件-动力电池提出了越来越高的要求。锂离子电池能量密度高，循环寿命长，无记忆效应，自放电小，是目前动力电池市场的主流。但以石墨等碳类材料作为锂离子电池负极材料已难以满足市场和国家政策对电池能量密度的要求。常温下，硅在用作锂离子电池负极材料时，可以与锂离子发生锂化反应生成Li15Si4，其理论容量高达3579mAh/g，接近传统的石墨类负极理论容量(372mAh/g)的10倍，具有十分广阔的应用前景。但是在锂离子嵌入硅或从硅中脱嵌时，硅体积变化率超过300％，使得硅负极极易粉化、破碎并从集流体上脱落。同时，硅在粉化过程中SEI膜会不断地被破坏、重生，消耗大量锂和电解质。因此用硅作为锂离子电池负极材料，电池会面临着使用寿命短，容量衰减快的问题。[0003]制备硅基复合材料是目前改善硅循环稳定性最常用的方法之一。例如专利申请号201710369005.5一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法