一种人造石墨/硅复合负极材料及其制备方法.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CN106486650A(43)申请公布日2017.03.08(21)申请号201510585695.9(22)申请日2015.09.15(71)申请人宁波杉杉新材料科技有限公司地址200233浙江省宁波市望春工业园区聚才路1号(72)发明人仲林谢秋生张鹏昌丁晓阳吴志红江伟伟(74)专利代理机构上海宣宜专利代理事务所(普通合伙)31288代理人陈酩(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6页附图2页(54)发明名称一种人造石墨/硅复合负极材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种人造石墨/硅复合负极材料及其制备方法，人造石墨/硅复合负极材料具有两层结构：核心层、包覆层，包覆层均匀包在核心层的表面；核心层包括人造石墨和硅材料，硅材料镶嵌在人造石墨与人造石墨粘接的复合颗粒结构的间隙中。制备时，将硅材料用高分子材料包覆，然后与人造石墨、包覆层的材料进行混合；将混合料投入滚筒炉或者包覆釜中进行改性预处理，再进行碳化即得人造石墨/硅复合负极材料。本发明所制得的人造石墨/硅复合负极材料具有膨胀小，克容量高，循环好的特点。CN106486650ACN106486650A权利要求书1/1页1.一种人造石墨/硅复合负极材料，其特征在于，具有两层结构：核心层、包覆层，包覆层均匀包在核心层的表面；核心层包括人造石墨和硅材料，硅材料镶嵌在人造石墨与人造石墨粘接的复合颗粒结构的间隙中。2.根据权利要求1所述的人造石墨/硅复合负极材料，其特征在于，硅材料的含量为核心层总质量的1％-50％。3.根据权利要求1所述的人造石墨/硅复合负极材料，其特征在于，硅材料采用纳米级的硅、亚微米级的硅、一氧化硅或二氧化硅。4.根据权利要求3所述的人造石墨/硅复合负极材料，其特征在于，硅材料的粒径在1纳米到1000纳米之间。5.根据权利要求1所述的人造石墨/硅复合负极材料，其特征在于，包覆层的材料采用沥青、酚醛树脂、环氧树脂、煤焦油中的一种或多种；沥青采用石油沥青和/或煤系沥青；酚醛树脂包括苯酚、甲醛与盐酸，环氧树脂包括低分子量环氧树脂与固化剂。6.根据权利要求1所述的人造石墨/硅复合负极材料，其特征在于，包覆层的包覆方式包括液相包覆和固相包覆。7.一种如权利要求1-6任一所述的人造石墨/硅复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将硅材料用高分子材料包覆，然后与人造石墨、包覆层的材料进行混合；2)将上述混合料投入滚筒炉或者包覆釜中进行改性预处理，3)将改性预处理的材料进行碳化即得人造石墨/硅复合负极材料。8.根据权利要求1所述的人造石墨/硅复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，滚筒炉升温曲线为：0.5℃-2℃/min升温至300-600℃，恒温4-6h，然后冷却至室温；包覆釜升温曲线为：0.5℃-2℃/min升温至300-500℃，恒温4-6h，转速为20-60r/min，然后冷却至室温。9.根据权利要求1所述的人造石墨/硅复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，碳化的温度为1000℃-2000℃。10.根据权利要求1所述的人造石墨/硅复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，高分子材料采用酚醛树脂或者环氧树脂。2CN106486650A说明书1/6页一种人造石墨/硅复合负极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池制造技术领域，具体是一种人造石墨/硅复合负极材料及其制备方法。背景技术[0002]随着电子产业、储能行业、电动汽车行业的发展，人类对锂离子电池的需求也发生着变化，高容量长循环低膨胀是锂离子电池未来的发展方向。目前，商业化的锂离子电池负极大部分采用人造石墨为负极、正极采用含锂化合物。由于石墨负极的理论比容量为372mAh/g，这严重制约了锂离子电池容量的提高。近年来，如何提高负极的比容量已经成为锂离子电池领域的研究重点。[0003]目前，硅材料一直是负极领域研究的热点。与石墨相比，硅材料的比容量是石墨的十倍以上，高达4200mAh/g。但是硅材料直接作用于锂电池负极也存在较大的问题：电池充放电过程中负极的膨胀效应比较严重，影响电池的循环性能。目前解决膨胀的问题主要有：①与石墨材料单纯的混合使用，但是这种使用硅材料的添加量一般低于5％，对容量的提升不是很高；②制备纳米级的硅，这样可以缓解充电过程中的体积膨胀；③制备特殊的结构，利用结构的优势来缓解体积膨胀。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种人造石墨/硅复合负极材料及其制备方法，具有三维空隙结构，它能够为硅