一种空心包覆硅碳负极材料制备方法.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CN106299323A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201510535588.5(22)申请日2015.08.27(71)申请人东莞市翔丰华电池材料有限公司地址523000广东省东莞市黄江镇江北路胜前工业西区C幢(72)发明人宋宏芳赵东辉戴涛周鹏伟(74)专利代理机构东莞市神州众达专利商标事务所(普通合伙)44251代理人刘汉民(51)Int.Cl.H01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/1393(2010.01)H01M4/1395(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种空心包覆硅碳负极材料制备方法(57)摘要本发明公开一种空心包覆硅碳负极材料制备方法，包括有如下步骤：(1)将一氧化硅、分散剂、碳源分散于溶剂中，然后加入到搅拌机中，得到均匀的混合浆料；(2)将步骤(1)处理过的均匀混合浆料使用喷雾干燥机干燥成粉；(3)将步骤(2)得到的粉体置于气氛保护炉中进行烧结，(4)将步骤(3)得到的粉体置于氢氟酸中进行浸泡，然后用200-1000目的的滤布过滤，用蒸馏水清洗滤饼至中性，在80-120℃条件下干燥12-24h，得到空心包覆硅碳负极材料。本发明通过在原料一氧化硅表面包覆一层碳层后，加热使一氧化硅发生分解生成硅和二氧化硅，再使用氢氟酸除去二氧化硅，如此，硅处于一个有很多空隙的空心包覆层下，这些由于二氧化硅被侵蚀掉形成的空隙可以更好的缓解现有技术中纳米硅的体积膨胀效应，从而使得电池首次充放电效率和循环稳定性能大幅提升。CN106299323ACN106299323A权利要求书1/1页1.一种空心包覆硅碳负极材料制备方法，其特征在于：包括有如下步骤：(1)将一氧化硅、分散剂、碳源分散于溶剂中，经超声处理0.5～2h，然后加入到搅拌机中，搅拌1-4h，搅拌速度为400-1500r/min，得到均匀的混合浆料；(2)将步骤(1)处理过的均匀混合浆料使用喷雾干燥机干燥成粉，喷雾干燥的进风温度为150～300℃、出风温度为100～150℃、恒流泵转速为50-100r/min；(3)将步骤(2)得到的粉体置于气氛保护炉中进行烧结，以2～10℃/min的升温速率升至700～1000℃并保温10～18小时；(4)将步骤(3)得到的粉体置于氢氟酸中进行浸泡，然后用200-1000目的的滤布过滤，用蒸馏水清洗滤饼至中性，在80-120℃条件下干燥12-24h，得到空心包覆硅碳负极材料。2.根据权利要求1所述一种空心包覆硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、酚醛树脂、糠醛树脂或高温沥青。3.根据权利要求1所述一种空心包覆硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述的溶剂为无水乙醇、乙醇、乙二醇和四氢呋喃中的一种或多种。4.根据权利要求1所述一种空心包覆硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺或十二烷基硫酸钠中的一种或多种。5.根据权利要求1所述一种空心包覆硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述碳源与一氧化硅的质量比为1～10:100。6.根据权利要求1或5所述一种空心包覆硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述分散剂用量为一氧化硅质量的0.5～1％。7.根据权利要求1所述一种空心包覆硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述一氧化硅的粒径为10-30微米。8.根据权利要求1所述一种空心包覆硅碳负极材料制备方法，其特征在于：所述氢氟酸浓度为10-30％。2CN106299323A说明书1/4页一种空心包覆硅碳负极材料制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂电池领域技术，特别是提供一种空心包覆硅碳负极材料制备方法。背景技术[0002]目前，商业化的锂离子电池的负极材料主要使用石墨材料，但是石墨材料的理论容量低(372mAh/g)，无法满足高比容量锂离子的需求。硅因具有非常高的理论比容量(约4200mAh/g)而受到越来越多的关注，它被认为是最有可能替代石墨负极的材料之一,然而硅基负极却迟迟未投入到商业化使用中。这是因为硅在嵌/脱锂过程中会产生约300％的体积膨胀/收缩,巨大的体积变化会造成硅电极的粉化剥落,使硅颗粒之间以及硅与集流体之间失去电接触,电极的比容量急剧下降甚至完全失效。针对硅材料的严重体积效应，研究者们广泛采用对其进行改性以提高循环性能，其中一个有效的方法就是制备硅碳复合材料，利用复合材料各组分间的协同效应，一方面抑制硅颗粒的粉化，另一方面避免充放电过程中可能发生的硅颗粒团聚现象。专利CN102694155A公开了一种硅碳复合材料及其制备方法及使用该材料制备的锂离子电池。该硅碳复合材料的制备方法包括以