一种具有高容量硅碳复合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CN106410198A(43)申请公布日2017.02.15(21)申请号201610322244.0(22)申请日2016.05.17(71)申请人河南田园新能源科技有限公司地址476400河南省商丘市夏邑县车站镇陈洼村南刘白路西(72)发明人李长见(51)Int.Cl.H01M4/583(2010.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/134(2010.01)H01M4/133(2010.01)H01M4/1395(2010.01)H01M4/1393(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种具有高容量硅碳复合负极材料的制备方法(57)摘要一种具有高容量硅碳复合负极材料的制备方法，包括复合材料A的制备、复合材料B的制备及硅碳复合负极材料的制备三大过程，其中在复合材料A的制备过程中使用到聚苯乙烯、羧酸化碳纳米管和纳米氧化硅球，在复合材料B的制备过程中使用到复合材料A和蔗糖溶液，在硅碳复合负极材料的制备过程中使用到氩气炉和氩气，制备出的硅碳复合负极材料中在较大粒径的聚苯乙烯缝隙中掺杂有小粒径的氧化硅，可以增大硅碳复合材料之间的接触面积和压实密度，降低硅碳复合材料的内阻。虽然在充放电过程中氧化硅得到膨胀，但球状聚苯乙烯可以缓冲氧化硅的膨胀，同时聚苯乙烯由于具有双键结构，可以提高电子的传输速率，并因此提高硅碳复合负极材料的倍率性能。CN106410198ACN106410198A权利要求书1/1页1.一种具有高容量硅碳复合负极材料的制备方法，该制备方法包括复合材料A的制备、复合材料B的制备及硅碳复合负极材料的制备三大过程，其中在复合材料A的制备过程中使用到聚苯乙烯、羧酸化碳纳米管和纳米氧化硅球，在复合材料B的制备过程中使用到复合材料A和蔗糖溶液，在硅碳复合负极材料的制备过程中使用到氩气炉和氩气，其特征是：I、复合材料A的制备：将粒径为{300～600}nm的磺化聚苯乙烯和羧酸化碳纳米管一同放入500g的离子水中超声分散30min，然后再放入粒径为{20～100}nm且比表面积为{250～350}m2/g的纳米氧化硅球并继续超声分散30min，之后捞出并洗涤、干燥制备出聚苯乙烯/碳纳米管/硅构成的复合材料A，复合材料A的质量比构成是：聚苯乙烯∶碳纳米管∶硅＝{10～50}∶{10～30}∶100；II、复合材料B的制备：称取100重量份的复合材料A并添加到500重量份的蔗糖溶液中浸泡，所述蔗糖溶液的浓度控制在5～20％，经1～3h后取出复合材料A并在空气中晾干即可制备出由蔗糖包覆聚苯乙烯/碳纳米管/硅构成的复合材料B；III、硅碳复合负极材料的制备：将复合材料B放入氩气炉中进行碳化，碳化时氩气炉的炉温控制在600～800℃，氩气炉的升温速率控制在1～3℃/min，碳化保温时间控制在3～8h，碳化保温时间过后停止通入氩气并随炉冷却至室温，即可制备出由碳包覆硅/碳纳米管/聚苯乙烯组成的硅碳复合负极材料。2CN106410198A说明书1/6页一种具有高容量硅碳复合负极材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于锂离子电池材料技术领域，尤其是一种具有高容量硅碳复合负极材料的制备方法。背景技术[0002]石墨负极材料是组成锂离子电池的关键材料，并以其循环性能好、稳定性强、价格低廉及其与电解液相容性高等优点而成为锂离子电池负极材料的首要选择。[0003]为了满足市场对锂离子电池的高能量密度需求，目前的锂离子电池负极材料在克容量、倍率性能等参数已经无法满足市场化要求，因此开发出高容量的负极材料显得非常紧迫，而目前的高容量负极材料主要有硅碳负极、锡负极、合金负极等，而硅碳负极材料技术相对成熟，但硅碳负极在充放电过程中体积膨胀较大、难以产业化应用。[0004]针对硅碳负极存在的缺点，国内研究者主要通过硅材料表面包覆等措施降低硅材料的膨胀，如中国专利CN105118974A公开了一种硅基负极材料及其制备方法，引入碳纳米纤维来降低硅纳米颗粒的体积膨胀，避免了硅颗粒破碎和SEI膜重复生成的现象，提高了负极材料的机械强度，但制备过程复杂、稳定性差、工艺复杂及难以产业化生产。发明内容[0005]针对目前硅碳负极材料制备过程中存在的不足，本发明提供了一种具有高容量硅碳复合负极材料的制备方法，该制备方法在硅材料中添加有粒径合适的球状聚苯乙烯，并通过碳纳米管将粒径较大的球状聚苯乙烯和小粒径的纳米氧化硅球连接起来，以降低硅碳复合负极材料的膨胀率，同时还能提高硅碳复合负极材料的导电性和容量，具有吸液能力强及加工性能优异之特点，制备工艺简单、易产业化。[0006]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：[000