一种纳米硅材料的制备方法及其应用.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CN109860548A(43)申请公布日2019.06.07(21)申请号201910043744.4H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2019.01.17B82Y30/00(2011.01)(71)申请人长沙矿冶研究院有限责任公司地址410000湖南省长沙市岳麓区麓山南路966号(72)发明人涂飞跃汤刚杨乐之陈涛黎天保殷敖彭青姣王艳华覃事彪(74)专利代理机构长沙朕扬知识产权代理事务所(普通合伙)43213代理人魏龙霞(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种纳米硅材料的制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种纳米硅材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将粗硅浆料进行研磨得到微米级硅粉浆料；(2)在所述微米级硅粉浆料中加入碳材料进行研磨，得到纳米级硅粉浆料；(3)将所述纳米级硅粉浆料进行烘干、破碎、过筛、除磁处理，得到纳米硅材料。本发明的制备方法过程中，添加碳材料作为研磨介质，一方面可促进颗粒状研磨更细；另一方面，碳材料替代传统分散剂，有效避免纳米硅颗粒之间硬团聚现象的产生，减少分散剂残留，有效的提升材料导电性，进一步提升材料电化学性能。CN109860548ACN109860548A权利要求书1/1页1.一种纳米硅材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将粗硅浆料进行研磨得到微米级硅粉浆料；(2)在所述微米级硅粉浆料中加入碳材料进行研磨，得到纳米级硅粉浆料；(3)将所述纳米级硅粉浆料进行烘干、破碎、过筛、除磁处理，得到纳米硅材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和(2)中，研磨过程在保护气体中进行。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，碳材料为石墨、沥青、碳微球、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、碳纤维中的一种或多种；碳材料的添加质量为微米级硅浆料质量的0.01-10％。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和(2)中，研磨过程加入研磨介质，所述研磨介质包括氧化锆、氧化钛、氮化硅、碳化硅、碳化钨、氮化硼、碳化硼、硼化锆中的一种或几种。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，研磨介质为不同粒径的研磨介质自由搭配，小颗粒研磨介质粒径分布范围为0.1-1.0mm，中颗粒研磨介质粒径分布范围为3-10mm，大颗粒研磨介质粒径分布范围为30-100mm。6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，粗硅浆料是将粗硅破碎成粗硅粉后，加入至非水溶剂中，搅拌、过筛所得的浆料。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述非水溶剂为无水乙醇、乙二醇、甘油、异丙醇、丁醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、丙酮、环己烷、丁酮、苯类中的一种或多种；所述粗硅为工业多晶硅块、硅微晶、工业硅灰中的一种或多种；所述粗硅粉和非水溶剂的质量比为1:(0.1～50)，所述粗硅粉的粒径为50-500um。8.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，研磨时间为2-24h，研磨参数为500-3000rpm；微米级硅粉浆料粒径为1.0-30um；所述步骤(2)中，研磨时间为2-10h，研磨参数为500-3000rpm；纳米级硅粉浆料粒径为30-500nm。9.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，烘干方式为鼓风干燥、真空干燥、喷雾干燥、冷冻干燥中的一种；所述过筛是指采用超声波振筛机或气流筛分机中的一种进行过筛。10.一种由权利要求1-5任一项所述的制备方法制备所得的纳米硅材料在锂离子电池负极材料上的应用。2CN109860548A说明书1/6页一种纳米硅材料的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明属于纳米粉体的制备领域，尤其涉及一种应用于锂离子电池负极材料的纳米硅材料的制备方法。背景技术[0002]目前，商业化锂离子电池负极材料以石墨类为主，理论比容量为372mAh/g，现有技术开发容量350-360mAh/g已接近理论值，开发潜力有限。加之，四部委在《促进汽车动力电池行业发展行动方案》中明确提出要实现单体电池比能量≥300Wh/kg的目标，采用石墨负极无法满足此需求，因而开发新型高比容量的负极材料显得尤为关键。[0003]硅材料由于较高的储锂容量(理论比容量4200mAh/g)、较低的放电平台、储量丰富等优势成为解决300Wh/kg目标的突破口。然而充放电过程中的首效低和循环性差等问题成为阻碍硅材料工业化应用的绊脚石：硅材料在充放电过程中具有较大的膨胀率(＞300