一种硅/碳/石墨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(10)授权公告号CN105609730B(45)授权公告日2018.06.01(21)申请号201610003146.0(56)对比文件(22)申请日2016.01.05CN104143629A,2014.11.12,全文.CN102244240A,2011.11.16,说明书第(65)同一申请的已公布的文献号0032段-0033段.申请公布号CN105609730A审查员赵晔(43)申请公布日2016.05.25(73)专利权人广东省稀有金属研究所地址510651广东省广州市天河区长兴路363号(72)发明人王英肖方明唐仁衡孙泰(74)专利代理机构广东世纪专利事务所44216代理人千知化(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种硅/碳/石墨复合负极材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种硅/碳/石墨负极材料制备方法，由以下步骤组成：将硅粉，有机碳源，加入溶剂球磨，筛分出100目的浆料；将浆料在进风温度200～350℃，出风温度90～180℃，转速10～50rpm喷雾干燥；筛分出过300目的硅/碳前驱物，以5/min速率升温至400～1000℃，保温4～12h热解，再以5℃/min速率降温至300℃，随炉冷却至室温，得到硅/碳复合物；将硅/碳复合物、有机碳源和石墨，加入溶剂，搅拌2～8h，如步骤（2）的方法喷雾干燥和热解，得到所述硅/碳/石墨复合负极材料。本发明制备的硅/碳/石墨复合负极材料具有较高的放电比容量，优异的大电流充放电性能，特别是循环稳定性得到明显改善。该方法工艺简单，适用于规模化生产。CN105609730BCN105609730B权利要求书1/1页1.一种硅/碳/石墨复合负极材料的制备方法，其特征在于由以下步骤组成：（1）将质量比为1:0.2~0.5的硅粉与有机碳源，加入溶剂球磨2～10h，筛分出100目的浆料；（2）将浆料在进风温度200～350℃，出风温度90～180℃，转速10～50rpm喷雾干燥；筛分出过300目的硅/碳前驱物，以5℃/min速率升温至400～1000℃，保温4～12h热解，再以5℃/min速率降温至300℃，随炉冷却至室温，得到硅/碳复合物；（3）将质量比为1:0.7~1.2:1.6~3.2的硅/碳复合物、有机碳源和石墨，加入溶剂，搅拌2～8h，如步骤（2）的方法喷雾干燥和热解，得到所述硅/碳/石墨复合负极材料。2.根据权利要求1所述的硅/碳/石墨复合负极材料的制备方法，其特征在于所述硅粉为1.5µm的微米级硅粉。3.根据权利要求1所述的硅/碳/石墨复合负极材料的制备方法，其特征在于所述有机碳源为葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、热塑性酚醛树脂或聚乙烯醇。4.根据权利要求1所述的硅/碳/石墨复合负极材料的制备方法，其特征在于所述石墨为天然石墨、人造石墨、膨胀石墨或中间相炭微球。5.根据权利要求1所述的硅/碳/石墨复合负极材料的制备方法，其特征在于所述溶剂为去离子水或无水乙醇。2CN105609730B说明书1/5页一种硅/碳/石墨复合负极材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种硅/碳/石墨复合负极材料的制备方法，特别涉及一种锂离子动力电池用硅/碳/石墨复合负极材料的制备方法。背景技术[0002]锂离子电池经过二十多年的发展，电池制造工艺已相对成熟，单纯依靠工艺改进来提高电池能量密度的空间非常有限。目前，商用锂离子动力电池一般以磷酸铁锂或镍钴锰酸锂三元材料（NCM）为正极、石墨材料为负极，因上述现有材料自身的特点，使得电池能量密度的提升受到一定的限制。特别是石墨负极材料，其实际放电比容量已接近其理论值372mAh/g。为了满足新能源汽车的实用要求，即要求汽车的续驶里程更远，研发下一代高比能量锂离子动力电池的任务迫在眉睫，故寻求新型高容量负极材料取代石墨具有非常重要的意义。[0003]硅基材料由于具有高理论储锂容量（4200mAh/g），被认为是最有希望取代石墨的下一代负极材料。但是该材料存在一些固有缺陷，限制其在锂离子动力电池的实际应用。如硅材料高储锂容量与循环稳定性之间的对立矛盾。硅嵌锂后会形成Li12Si7、Li22Si5等一系列合金，其储锂容量大，但Li+的嵌入使硅产生巨大的体积膨胀，甚至达到300%，经过反复的脱嵌锂过程，易引起硅材料结构的破坏和机械粉化，导致电极结构坍塌和电极材料剥落，严重降低了其循环性能。同时，硅负极材料在充放电过程中的体积效应会导致不断有硅裸露到电解液中，难以形成稳定的固体电解质膜（简称SEI膜）。随着SEI膜的不断生成和破裂，则消耗大量的Li+，造成材料首次充放电效率降低和容量迅速衰减。此外，硅是半导