The invention belongs to the technical field of lithium ion battery. It relates to a silicon carbon negative electrode material for lithium ion battery and the anode material has a nuclear shell structure. The core is formed by the composite of nano silicon and thermoplastic resin. The shell is a carbon coating formed by vapor deposition; the particle size of the nano silicon is 5 to 300nm; the softening point of the thermoplastic resin is less than 200 The carbon residue rate is 40% and the carbon coating thickness is 0.1 to 10 m. By designing the silicon carbon negative material for the lithium ion battery of the watermelon nuclear shell structure, the nano silicon is dispersed uniformly in the thermoplastic resin, and the high specific capacity characteristics of the nanoscale can be fully displayed. At the same time, the volume expansion effect of nanoscale in the charge discharge process is suppressed effectively, and the dispersion of nanoscale is solved. Carbon coated layer is formed by chemical vapor deposition to improve the transmission channel and rate of electron and lithium ion. The negative electrode has high specific capacity, excellent cycling performance and high rate charge discharge performance and first efficiency.
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
,涉及一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度大、自放电小、无记忆效应、工作电压范围宽、使用寿命长、无环境污染等优点,是目前新能源汽车主要的动力电源。锂离子电池关键电极材料是电池性能的最终决定性因素,其中负极材料对锂离子电池性能的提高起着至关重要的作用。而传统石墨负极比容量已经接近372mAh/g的理论值,很难再有提升的空间,所以开发高性能新型电极材料成为研究热点。硅具有超高的理论比容量(4200mAh/g)和较低的脱锂电位(<0.5V),且硅的电压平台略高于石墨,在充电时难引起表面析锂,安全性能更好,但硅在充放电时高达300%的体积变化,使其在充放电循环中承受很大的机械作用力并逐渐粉化坍塌,影响活性材料和集流体之间的连接,不利于电子传输;另一方面使得硅基材料与电解质之间形成的固体电解质界面膜膜逐渐增厚,不利于提高锂电池容量,造成锂电池的循环性能急剧下降。有鉴于此,本专利技术旨在提供一种锂离子电池用硅碳负极材料及其制备方法,本专利技术通过设计西瓜式核壳结构的锂离子电池用硅碳负极材料,使纳米硅均匀的分散在热塑性树脂中,能充分的发挥出纳米硅的高比容量特性,同时有效抑制充放电过程中纳米硅的体积膨胀效应,解决了纳米硅的分散问题,采用化学气相沉积法形成碳包覆层,提升材料的电子和锂离子的传输通道和速率,该负极具有高比容量、优异的循环性能和大倍率充放电性能(500次循环容量保持率在94%以上)与首次效率(>93%)。
技术实现思路
本专利 ...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池用硅碳负极材料,其特征在于,所述负极材料具有核壳结构,其核由纳米硅和热塑性树脂均相复合形成,其壳为气相沉积形成的碳包覆层;所述纳米硅的粒径为5~300nm;所述热塑性树脂的软化点<200℃,残碳率>40%;所述碳包覆层的厚度为0.1~10μm。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用硅碳负极材料,其特征在于,所述负极材料具有核壳结构,其核由纳米硅和热塑性树脂均相复合形成,其壳为气相沉积形成的碳包覆层;所述纳米硅的粒径为5~300nm;所述热塑性树脂的软化点<200℃,残碳率>40%;所述碳包覆层的厚度为0.1~10μm。2.根据权利要求1所述的锂离子电池用硅碳负极材料,其特征在于,负极材料中,纳米硅的质量百分比为10%~70%,热塑性树脂的质量百分比为1%~80%的,碳包覆层的质量百分比为10%~60%。3.根据权利要求1所述的锂离子电池用硅碳负极材料,其特征在于,所述负极材料的中值粒径为1~30μm,比表面积为1~20m2/g,所述负极材料的粉体压实密度为0.1~2.8g/cm3。4.一种权利要求1至3任一项所述的锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法,其特征在于,至少包括如下步骤:第一步,将热塑性树脂和溶剂加入到高压蒸汽釜中,合上釜盖,拧紧螺栓,升温加压,使釜内溶液处于沸腾蒸汽状态;第二步,将分散好的纳米硅的浆料通过高压泵导入蒸汽釜中,反应完成后,蒸干溶剂,降温降压得到负极材料前躯体;第三步,将负极材料前驱体置于气相沉积炉中,通入保护性气体,再...
【专利技术属性】
技术研发人员:张少波,秦军,王海帆,
申请(专利权)人:深圳市普锐能源科技有限公司,
类型:发明
国别省市:广东,44
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