【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
,具体涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法。
技术介绍
自上世纪90年代可安全利用的石墨负极的专利技术以来,其较低的脱嵌锂电位、合适的可逆容量、较高的首次效率和循环稳定性且具有资源丰富、价格低廉等优点推动了锂离子电池在个人电子设备等领域的大规模应用。进入21世纪,随着高比能量3C产品和电动车日益发展,石墨类碳材料负极理论比容量低的缺点(372mAh/g)逐渐凸显,严重限制了锂离子电池大规模储能的发展。与此同时,硅因具有较高理论比容量(4200mAh/g),储量丰富和价格低廉,成为受到广泛观注的负极材料之一。然而,硅负极材料的缺点较为明显,在锂离子脱嵌过程中其存在巨大的体积膨胀效应,导致硅基材料的粉化和脱落,使得比容量和库伦效率不断衰减,循环寿命较差。因此,对硅基材料改性处理,降低其嵌入/脱嵌过程中的体积膨胀效应成为了解决硅基负极材料应用的关键技术。
技术实现思路
针对上述存在问题或不足,为解决现有锂离子电池中石墨类碳负极材料存在的理论比容量低和硅负极材料体积膨胀的技术问题,本专利技术提供了一种锂离子电池负极材料及其制备方法,该负极材料采用了碳-硅-碳三层三维球状的结构。该锂离子电池负极材料的微观结构为碳-硅-碳三层包覆结构,最里面一层为石墨碳,较为柔软易变形,用于提供硅在嵌入/脱嵌锂离子过程中的体积膨胀空间;中间一层为非晶态硅,作为负极用于接受从正极迁移过来的锂离子,实现储能;最外一层为具有较稳定结构的热解碳或PECVD沉积碳,用于提供稳定的骨架结构,以保证硅在膨胀和缩小的过程中负极整体的稳 ...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池负极材料,其特征在于:微观结构为碳‑硅‑碳三层包覆结构,最里面一层为石墨碳,用于提供硅在嵌入/脱嵌锂离子过程中的体积膨胀空间;中间一层为非晶态硅,作为负极用于接受从正极迁移过来的锂离子,实现储能;最外一层为热解碳或PECVD沉积碳,用于提供稳定的骨架结构,以保证硅在膨胀和缩小的过程中负极整体的稳定性,从微观上防止粉化和脱落等现象的发生。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极材料,其特征在于:微观结构为碳-硅-碳三层包覆结构,最里面一层为石墨碳,用于提供硅在嵌入/脱嵌锂离子过程中的体积膨胀空间;中间一层为非晶态硅,作为负极用于接受从正极迁移过来的锂离子,实现储能;最外一层为热解碳或PECVD沉积碳,用于提供稳定的骨架结构,以保证硅在膨胀和缩小的过程中负极整体的稳定性,从微观上防止粉化和脱落等现象的发生。2.如权利要求1所述锂离子电池负极材料的制备方法,包括以下步骤:步骤1、将作为碳源的石墨与作为硅源的非晶态硅按照1:1-1:5的比例配好后,制成纳米级的混合微粒;随后将混合微粒加入分散剂溶于有机溶剂并均匀混合,然后将其干燥,再将干燥后的混合物烧结,得到非晶态硅包覆的石墨微粒;步骤2、将步骤1所得石墨微粒通过搅拌...
【专利技术属性】
技术研发人员:向勇,税烺,张晓琨,
申请(专利权)人:电子科技大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
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