一种硅碳负极材料及其制备方法.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CN107069007A(43)申请公布日2017.08.18(21)申请号201710270850.7H01M4/60(2006.01)(22)申请日2017.04.24H01M10/0525(2010.01)(71)申请人广东烛光新能源科技有限公司地址523000广东省东莞市松山湖高新技术产业开发区创新科技园8号楼101室广东清大孵化器(集群注册)(72)发明人毛方会杨玉洁(74)专利代理机构北京卓恒知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11394代理人陈益思(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/583(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/38(2006.01)权利要求书2页说明书6页(54)发明名称一种硅碳负极材料及其制备方法(57)摘要本发明属于储能研究领域，特别涉及一种硅碳负极材料，包括核结构和壳结构，所述核结构中包括一次颗粒结构和导电组分，所述一次颗粒与导电剂组分紧密连接在一起；所述核结构中均匀分布着微孔结构，所述微孔孔体积占整个核结构体积的1％～80％。此时该硅碳负极材料核结构中预留了足够的空间，用于后续充电过程中硅颗粒的体积膨胀，因此硅碳负极材料整体结构的稳定性好，能够表现出更加优越的电化学性能。CN107069007ACN107069007A权利要求书1/2页1.一种硅碳负极材料，包括核结构和壳结构，其特征在于，所述核结构中包括一次颗粒和导电组分，所述一次颗粒与所述导电组分紧密连接在一起；所述核结构中均匀分布着微孔结构，所述微孔结构的孔体积占整个核结构体积的1％～80％。2.一种权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述一次颗粒包括硅基材料一次颗粒；所述导电组分为传统导电剂或/和有机物碳化得到的导电剂；所述一次颗粒均匀分散于所述导电组分构成的导电网络结构中；所述核结构的颗粒直径D1≥1μm，所述硅基材料一次颗粒的直径D2≤5μm。3.一种权利要求2所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述硅基材料一次颗粒包括单质硅或/和硅氧化物；所述非硅基材料一次颗粒包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、石油焦、碳纤维、热解树脂碳、钛酸锂、锡基负极材料、过渡金属氮化物、锡基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金中的至少一种；所述传统导电剂包括导电炭黑、超级导电碳、科琴黑、碳纳米管、石墨烯、乙炔黑中的至少一种；所述有机物包括有机碳源或/和高分子聚合物。4.一种权利要求3所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述高分子聚合物为高分子单体原位聚合而得；所述高分子单体包括丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-丙烯酰吗啉、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、正丙烯酸己酯、2-丙烯酸环己酯、丙烯酸十二酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇丙烯酸酯、双-三羟基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种。5.一种权利要求1所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：步骤1，将一次颗粒、传统导电剂组分或/和导电剂组分前驱体、造孔剂、溶剂混合均匀，得到前驱体溶液；步骤2，将步骤1得到的前驱体溶液造球，得到核结构前驱体；步骤3，去除造孔剂，之后进行包覆、碳化即得到硅碳负极材料；或者步骤3’，之后进行包覆、碳化，过程中去除造孔剂即得到硅碳负极材料。6.一种权利要求5所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1所述造孔剂为可升华、分解成气体组分的固体组分。7.一种权利要求6所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1所述造孔剂为苯甲酸、草酸、奈丸、碳酸氢铵、碳酸铵、氯化铵、硝酸铵中的至少一种。8.一种权利要求5所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述一次颗粒包括硅基材料一次颗粒和/或非硅基材料一次颗粒；所述传统导电剂包括导电炭黑、超级导电碳、科琴黑、碳纳米管、石墨烯、乙炔黑中的至少一种；所述导电剂组分前驱体包括有机碳源、高2CN107069007A权利要求书2/2页分子聚合物、聚合物单体中的至少一种。9.一种权利要求8所述的硅碳