一种用于锂电池负极的硅碳材料及其制备方法.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CN107492649A(43)申请公布日2017.12.19(21)申请号201710747580.4(22)申请日2017.08.25(71)申请人南陵县生产力促进中心地址241300安徽省芜湖市南陵县籍山镇水岸兰庭17栋3层(72)发明人汪永辉(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/587(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种用于锂电池负极的硅碳材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种用于锂电池负极的硅碳材料及其制备方法，所述硅碳材料由硅和碳纳米管两种材料复合；其中碳纳米管呈灌木丛状分布，碳纳米管的直径为100-150nm，硅纳米颗粒紧密地附着在碳纳米管外壁上，对碳纳米管形成包覆状，并在表面形成大量孔隙。本发明还公开了一种该硅碳材料的制备方法：二氧化硅粉体与多壁碳纳米管按照摩尔比1：14-20，进行充分研磨混合，溶于无水乙醇中，搅拌使其充分混合；再加入锌粉体，常温超声搅拌30min，形成悬浊液；然后再将其置于真空80℃干燥箱12小时形成块体；然后放入管式炉中，在密闭的真空环境下650-800℃下热处理2-3小时，然后自然冷却；得到硅碳复合材料。该材料具有高的能量密度和良好的循环稳定性。CN107492649ACN107492649A权利要求书1/1页1.一种用于锂电池负极的硅碳材料及其制备方法，其特征在于：所述硅碳材料由硅和碳纳米管两种材料复合；其中碳纳米管呈灌木丛状分布，硅纳米颗粒紧密地附着在碳纳米管外壁上，对碳纳米管形成包覆状，并在表面形成大量孔隙。2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池负极的硅碳材料及其制备方法，其特征在于：所述硅碳材料中硅含量在15-20wt％，碳纳米管的直径为100-150nm。3.根据权利要求1或2所述的一种用于锂电池负极的硅碳材料及其制备方法，其特征在于包括步骤如下：二氧化硅粉体与多壁碳纳米管按照摩尔比1：14-20，进行充分研磨混合，溶于无水乙醇中，搅拌使其充分混合；再加入锌粉体，常温超声搅拌30min，形成悬浊液；然后再将其置于真空80℃干燥箱12小时形成块体；然后放入管式炉中，在密闭的真空环境下650-800℃下热处理2-3小时；之后通入氩气和氢气的混合气体为保护气氛，在350-400℃下保温0.5-1小时；然后自然冷却，得到硅碳复合材料。4.根据权利要求3所述的一种用于锂电池负极的硅碳材料及其制备方法，其特征在于：加入的锌粉体与二氧化硅粉体质量比为1.2：1。5.根据权利要求3所述的一种用于锂电池负极的硅碳材料及其制备方法，其特征在于：通入氩气和氢气的混合气体时，氩气和氢气的体积比为10:1。2CN107492649A说明书1/3页一种用于锂电池负极的硅碳材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种锂电池领域，尤其涉及一种用于锂电池负极的硅碳复合材料及其制备方法。背景技术[0002]锂离子电池以能量密度高、循环寿命长和对环境友好等优点正在逐步取代镍氢电池，成为最有前途的储能装置。特别是在最近几年，随着新能源汽车、便携式电子产品的高速发展，锂离子电池得到了更广泛的关注和更为深入的研究。[0003]负极材料是锂离子电池的关键组成部分，它直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性能等关键指标，未来的锂离子电池负极材料必须向高容量方向发展，才能解决现有电池能量密度低的问题。[0004]目前碳材料是锂离子电池负极应用最为广泛的材料，它不仅应用工艺技术成熟、容量较高，而且还具有优良的循环性能、较高的库伦效率和稳定的放电电压平台，与溶剂相容性好，可为锂电池提供高且平稳的工作电压，较好的高低温性能和安全性能。目前应用最为广泛的碳材料石墨的理论能量密度是372mAh/g，其所能做到的动力能量密度在250wh/kg以下。[0005]锂离子电池正朝高能量密度方向发展，最终为电动汽车配套，并真正成为工业应用的非化石发电的绿色可持续能源，因此要求材料具有高的可逆容量。[0006]碳纳米管的层间距略大于石墨的层间距，充放电容量大于石墨，而且碳纳米管的筒状结构在多次充-放电循环后不会塌陷，循环性好。碱金属如锂离子和碳纳米管有强的相互作用。用碳纳米管做负极材料做成的锂电池的首次放电容量高达1600mAh/g，可逆容量为700mAh/g，远大于石墨的理论可逆容量372mAh/g。而硅材料的理论能量密度超过石墨10倍，高达4200mAh/g，其能量密度既能满足便携式大功率电源的容量要求，也能满足混合电动汽车对锂离子电池提出的高功率需要。但其存在一个目前非常棘手的技术问题，