一种负极复合材料及其制备方法和应用.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CN113690417A(43)申请公布日2021.11.23(21)申请号202110949130.XC01B33/029(2006.01)(22)申请日2021.08.18(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人章亚飞(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659代理人王岩(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)C01B32/05(2017.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种负极复合材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种负极复合材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将碳源和分散剂混合溶解，通过喷雾干燥处理，制得碳球；(2)将锡源、锌源和溶剂混合，通过液相包覆将锡源和锌源包覆到到碳球上，氧化烧结得到空心球形的氧化锡/氧化锌复合材料；(3)将碳源和分散剂混合溶解，通过液相包覆在氧化锡/氧化锌复合材料的表面形成碳层，还原烧结处理得到前驱体材料；(4)通入硅源，将硅沉积在步骤(3)得到前驱体的内部，得到所述负极复合材料，本发明在硅基负极材料中掺杂锌和锡，提高了硅基材料的导电性，包覆的碳壳存在孔隙，有利于电解液的浸润使得复合材料的倍率性能增强。CN113690417ACN113690417A权利要求书1/2页1.一种负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将第一碳源和第一分散剂混合溶解，通过喷雾干燥处理，制得碳球；(2)将锡源、锌源和溶剂混合，通过一次液相包覆处理，将锡源和锌源包覆到到碳球上，经氧化烧结处理得到空心球形的氧化锡/氧化锌复合材料；(3)将第二碳源和第二分散剂混合溶解，通过二次液相包覆处理，在氧化锡/氧化锌复合材料的表面形成碳层，经还原烧结处理得到前驱体材料；(4)通入硅源，将硅沉积在步骤(3)得到前驱体的内部，得到所述负极复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一碳源包括葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖或柠檬酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第一分散剂包括聚乙烯吡罗烷酮、聚醚P123或聚醚F127中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第一分散剂的摩尔量为所述第一碳源的摩尔量为2～4％；优选地，所述混合溶解后第一碳源的固含量为30～50％；优选地，所述碳球的中值粒径为4～6μm。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述锡源包括草酸亚锡、硝酸锡、甲烷磺酸锡或乙烷磺酸锡中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述锌源包括硝酸锌、碳酸锌或草酸锌中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述锌源和锡源的摩尔比为(0.8～1.2):(0.8～1.2)；优选地，所述锌源和锡源的总摩尔量为所述碳球摩尔量的15～25％。4.如权利要求1‑3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述氧化烧结的气氛为氧气气氛；优选地，所述氧化烧结的温度为360～380℃；优选地，所述氧化烧结的时间为3～5h；优选地，所述氧化锡/氧化锌复合材料的厚度为1.5～2.5μm。5.如权利要求1‑4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述第二碳源包括葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖或柠檬酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第二分散剂包括聚乙烯吡罗烷酮、聚醚P123或聚醚F127中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述碳层的厚度为1.5～2.5μm。6.如权利要求1‑5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述还原烧结的气氛为还原气氛；优选地，所述还原气氛的气体包括氢气；优选地，所述还原气氛的气体还包括惰性气体；优选地，所述还原烧结的温度为640～660℃；优选地，所述还原烧结的时间为3～5h。7.如权利要求1‑6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述硅源包括硅烷；优选地，所述通入硅源的速度为3～5ml/s；优选地，所述通入硅源的温度为800～850℃；优选地，所述通入硅源的时间为15～25h。2CN113690417A权利要求书2/2页8.一种负极复合材料，其特征在于，所述负极复合材料通过如权利要求1‑7任一项所述方法制得，所述负极复合材料包括具有中空结构的锡/锌复合材料、包覆在所述锡/锌复合材料表面的碳壳及在锡/锌复合材料上充分生长但又不完全填满整个锡/锌复合材料的硅。9.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包含如权利要求8所述的负极复合材料。10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含如权利要求9所述的负极极片。3CN