锂离子电池负极材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115117350A(43)申请公布日2022.09.27(21)申请号202210764471.4H01M4/133(2010.01)(22)申请日2022.06.29H01M10/0525(2010.01)(71)申请人蜂巢能源科技股份有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人邬素月马勇郑军华(74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理有限公司11250专利代理师周雷(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/48(2010.01)H01M4/587(2010.01)H01M4/13(2010.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称锂离子电池负极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法和应用。本发明提供的锂离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：将硅前驱体材料和醇的水溶液混合，搅拌，得到混合溶液；将具有碱性的双极性硅烷偶联剂、水和石墨混合，搅拌，得到悬浮液；将悬浮液滴加到混合溶液中，加热搅拌，洗涤，过滤，干燥，得到二氧化硅包覆的石墨材料；在惰性气体氛围下将二氧化硅包覆的石墨材料进行烧结，过筛，得到烧结后产物；将烧结后产物与粒径为50‑100nm的铝粉混合后球磨，得到所述锂离子电池负极材料。本发明提供的制备方法获得的负极材料，将其应用到锂离子电池中可在提高电池容量的同时提高电池的首效和循环性能。CN115117350ACN115117350A权利要求书1/2页1.一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将硅前驱体材料和醇的水溶液混合，搅拌，得到混合溶液；2)将具有碱性的双极性硅烷偶联剂、水和石墨混合，搅拌，得到悬浮液；3)将步骤2)得到的悬浮液滴加到步骤1)中的混合溶液中，加热搅拌，洗涤，过滤，干燥，得到二氧化硅包覆的石墨材料；4)在惰性气体氛围下将二氧化硅包覆的石墨材料进行烧结，过筛，得到烧结后产物；5)将烧结后产物与粒径为50‑100nm的铝粉混合后球磨，得到所述锂离子电池负极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅前驱体材料和醇的水溶液的质量比为(0.05‑3):100，优选的，所述硅前驱体材料和醇的水溶液的质量比为(0.1‑1):100；所述醇的水溶液中醇与水的质量比为(4‑12)：100，优选的，所述醇的水溶液中醇与水的质量比为(4‑10)：100，进一步优选的，所述醇的水溶液中醇与水的质量比为(4‑6)：100；所述双极性硅烷偶联剂和水的质量比为(0.2‑4):100，所述双极性硅烷偶联剂和水的质量比为(0.5‑2):100，所述双极性硅烷偶联剂和水的质量比为(0.5‑1):100；所述双极性硅烷偶联剂和石墨的质量比为(0.1‑5):1；步骤3)中所述悬浮液和混合溶液的质量比为(0.5‑2)：1。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述硅前驱体材料选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的至少一种，优选的，所述硅前驱体材料选自正硅酸甲酯；所述醇的水溶液选自甲醇水溶液、乙醇水溶液、丙醇水溶液中的至少一种，优选的，所述醇的水溶液选自甲醇水溶液；所述具有碱性的双极性硅烷偶联剂选自γ‑氨丙基三乙氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β‑甲氧乙氧基)硅烷中的一种或几种，优选的，所述具有碱性的双极性硅烷偶联剂为γ‑氨丙基三乙氧基硅烷；所述石墨选自天然石墨、人造石墨中的至少一种。4.根据权利要求1‑3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述加热搅拌温度为30‑80℃，加热搅拌时间为4‑24h，优选的，所述加热搅拌温度为30‑60℃，加热搅拌时间为6‑18h，进一步优选的，所述加热搅拌温度为30‑50℃，加热搅拌时间为8‑12h；步骤3)中所述洗涤步骤采用醇的水溶液进行洗涤，干燥温度为60‑80℃，干燥时间为6‑12h；步骤4)中所述烧结温度为800‑1200℃，烧结时间为2‑6h，过筛目数为320‑330目。5.根据权利要求1‑4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中烧结后产物中的硅元素与铝粉的摩尔比为1：(0.1‑0.6)，优选的，烧结后产物中的硅元素与铝粉摩尔比为1：(0.2‑0.4)；所述球磨转速为800‑1200rpm，球磨时间6‑10h，优选的，球磨转速为800‑1000rpm，球磨时间6‑8h；所述球磨步骤中球料质量比为(10‑20)：1。2CN115117350A权利要求书2/2页6.根据权利要求1‑5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述烧结温度为900‑1100℃，烧结时间为