The invention relates to a nano silicon composite negative electrode material for lithium ion battery. The composite negative electrode is a \egg\ model structure. The egg yolk is a graphite matrix, the nano silicon material is evenly dispersed in the graphite matrix and the surface of the graphite matrix. The protein is the graphene which is evenly dispersed on the graphite matrix and the surface of the nanomilicon silicon. The egg shell is conductive. Carbon coating. The invention combines nano composite, surface modification and surface coating technology to prepare silicon alloy negative material with \egg\ model structure, which has high specific capacity, high first charge discharge efficiency and excellent cyclic stability. The preparation process is simple, environment-friendly and pollution-free.
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用纳米硅复合负极材料的制备方法
本专利技术属于锂离子电池
,特别涉及一种锂离子电池用纳米硅复合负极材料及其制备方法,以及使用该负极材料制备的锂离子电池。
技术介绍
目前随着全球性石油资源紧缺与气候环境的不断恶化,发展清洁节能的新能源汽车受到世界各国的高度重视。新能源汽车的发展,关键在其动力电源。目前,商业化的锂离子电池主要采用石墨类负极材料,但它的理论比容量仅为372mAh/g,无法满足未来锂离子电池对高能量密度的需求。所以开发高性能新型电极材料成为研究重点。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,硅成为锂离子电池碳基负极换代的富有潜力的选择之一,但硅作为锂离子电池负极材料也有缺点:(1)硅材料在充放电过程中容易发生体积膨胀,导致导电网络崩塌,影响电循环性能;(2)硅是半导体材料,自身的电导率较低,在充放电循环过程中,锂离子的脱嵌会导致材料发生300%以上的体积膨胀和收缩,从而造成材料结构的破坏和粉化,致使容量迅速衰减,循环性能恶化。(3)硅材料在循环过程中易腐蚀,容量衰减;(4)由于硅材料的体积效应,在电解液中难以形成稳定的固态电解质界面(SEI)膜,伴随着电极结构的破坏,在暴露出的硅表面不断形成新的SEI膜,加剧了硅的腐蚀和容量衰减。分析认为硅材料在脱嵌锂过程中体积膨胀收缩较大是造成材料破坏和粉碎,是导致容量衰减较快的主要原因。如CN103474667A公开了一种硅碳复合负极材料,包括纳米硅/石墨颗粒,第一碳包覆层和有机 ...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池用纳米硅复合负极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:A1、将石墨粉末与纳米硅粉在醇系介质中液相复合,得到第一前驱体;A2、将石墨烯涂覆在所述第一前驱体表面,得到第二前驱体;A3、将所述第二前驱体进行包覆、改性、烧结,得到纳米硅复合负极材料。
【技术特征摘要】
2017.12.30 CN 20171149126561.一种锂离子电池用纳米硅复合负极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:A1、将石墨粉末与纳米硅粉在醇系介质中液相复合,得到第一前驱体;A2、将石墨烯涂覆在所述第一前驱体表面,得到第二前驱体;A3、将所述第二前驱体进行包覆、改性、烧结,得到纳米硅复合负极材料。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用纳米硅复合负极材料的制备方法,其特征在于,还包括步骤A4:将步骤A3得到的复合负极材料粉碎、筛分并除磁,得到中粒径为5.0~20μm的纳米硅复合负极材料。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用纳米硅复合负极材料的制备方法,其特征在于:所述步骤A1中,在液相复合之前,先采用粉体材料表面修饰法制备纳米硅粉:将硅烷偶联剂加入醇系纳米硅浆液的烧瓶中,随后放入超声波清洗器中进行超声4~8h,最后经过冷冻干燥得到修饰纳米硅粉。4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池用纳米硅复合负极材料的制备方法,其特征在于:所述硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅、甲基丙烯酰氧基硅烷,优选为氨丙基三甲氧基硅烷;所述硅烷偶联剂加入量...
【专利技术属性】
技术研发人员:李能,皮涛,黄越华,王志勇,肖志平,李钰,邵浩明,
申请(专利权)人:湖南中科星城石墨有限公司,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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