The invention relates to the technical field of lithium ion battery, in particular to a preparation method of a silicon negative electrode material for low expansion lithium ion batteries, which is characterized by comprising the following steps: preparing nano silica powder in ultra pure water to prepare silicon slurry; adding hydroquinone, methaldehyde and sodium carbonate to prepare silica sol in silica slurry; silicon sol to form silicon gel; and aging and carbonization of silicon gel to obtain carbon dioxide. Silicon-carbon composite A was prepared by crushing and grading the carbonized material, impregnating the silicon-carbon composite A with mesophase asphalt and coating the surface to obtain the coating B, and then carbonizing and sieving the coating B to obtain the silicon anode material for low expansion lithium ion batteries. Compared with the existing technology, the nano silicon coating is uniform, and the carbon gel skeleton formed after carbonization has excellent cushioning performance for the volume expansion of nano silicon during deintercalation of lithium. The coating of mesophase pitch can regulate the pores of the carbon gel skeleton, so that the final silicon carbon material can maintain low rebound and the overall stability of the structure.
【技术实现步骤摘要】
一种低膨胀锂离子电池用硅负极材料的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
,具体地说是一种低膨胀锂离子电池用硅负极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子二次电池在我们生活中扮演的角色越来越重要。从3C产品到电动汽车再到储能领域,处处可见锂离子二次电池的身影。锂离子二次电池负极材料目前仍以石墨材料为主,如:天然石墨、人造石墨、中间相等各种石墨类材料。但石墨负极的问题是其比容量已经无法满足锂电池对更高能量密度的需求。另一类材料,硅负极,比容量可以达到4200mAh/g,是目前锂电池提高能量密度的首选材料。硅负极的优势是比容量高,但是缺点是膨胀大,在满电状态下可以达到约300%的体积膨胀。而石墨类材料在满电状态下只有5~25%的体积膨胀。因此,解决硅材料的巨大体积膨胀,是其能够实用的前提。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足,提供一种低膨胀锂离子电池用硅负极材料的制备方法。为实现上述目的,设计一种低膨胀锂离子电池用硅负极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)制备硅浆料:取纳米硅粉,分散于超纯水中,先采用高速分散机搅拌分散,再转移至砂磨机中进行球磨分散,得到纳米硅均匀分散的硅浆料;所述的纳米硅与超纯水的质量比1∶2;(2)制备硅溶胶:在硅浆料中加入苯二酚、甲醛、碳酸钠,制备硅溶胶;所述硅浆料中的纳米硅与间苯二酚的摩尔比为3∶1,所述间苯二酚与甲醛的摩尔比为0.4~0.7,间苯二酚与碳酸钠的摩尔比1000∶1~1200∶1;(3)成化:将硅溶胶转移至恒温箱中进行成化,得到硅凝胶;(4)老化、硅凝胶炭化:去除硅凝胶的上层溶液后,放置于气氛炉中进行老 ...
【技术保护点】
1.一种低膨胀锂离子电池用硅负极材料的制备方法,其特征在于,包括如下制备步骤:(1)制备硅浆料:取纳米硅粉,分散于超纯水中,先采用高速分散机搅拌分散,再转移至砂磨机中进行球磨分散,得到纳米硅均匀分散的硅浆料;所述的纳米硅与超纯水的质量比1∶2;(2)制备硅溶胶:在硅浆料中加入苯二酚、甲醛、碳酸钠,制备硅溶胶;所述硅浆料中的纳米硅与间苯二酚的摩尔比为3∶1,所述间苯二酚与甲醛的摩尔比为0.4~0.7,间苯二酚与碳酸钠的摩尔比1000∶1~1200∶1;(3)成化:将硅溶胶转移至恒温箱中进行成化,得到硅凝胶;(4)老化、硅凝胶炭化:去除硅凝胶的上层溶液后,放置于气氛炉中进行老化、硅凝胶炭化,得炭化料;所述老化为在氮气气氛保护下,以1.0~2.0℃/min的升温速率升温至150℃,然后恒温30min;所述硅凝胶炭化为在老化结束后,继续在氮气气氛保护下,以3.0~5.0℃/min的升温速率升温至950℃~1150℃,再恒温焙烧3~8h,恒温结束后,自然降温至室温;(5)粉碎、分级:对炭化料进行粉碎、分级处理,得到中值粒径在D50=5~10um的硅碳复合材料A;(6)浸渍和表面包覆:采用中间相沥 ...
【技术特征摘要】
1.一种低膨胀锂离子电池用硅负极材料的制备方法,其特征在于,包括如下制备步骤:(1)制备硅浆料:取纳米硅粉,分散于超纯水中,先采用高速分散机搅拌分散,再转移至砂磨机中进行球磨分散,得到纳米硅均匀分散的硅浆料;所述的纳米硅与超纯水的质量比1∶2;(2)制备硅溶胶:在硅浆料中加入苯二酚、甲醛、碳酸钠,制备硅溶胶;所述硅浆料中的纳米硅与间苯二酚的摩尔比为3∶1,所述间苯二酚与甲醛的摩尔比为0.4~0.7,间苯二酚与碳酸钠的摩尔比1000∶1~1200∶1;(3)成化:将硅溶胶转移至恒温箱中进行成化,得到硅凝胶;(4)老化、硅凝胶炭化:去除硅凝胶的上层溶液后,放置于气氛炉中进行老化、硅凝胶炭化,得炭化料;所述老化为在氮气气氛保护下,以1.0~2.0℃/min的升温速率升温至150℃,然后恒温30min;所述硅凝胶炭化为在老化结束后,继续在氮气气氛保护下,以3.0~5.0℃/min的升温速率升温至950℃~1150℃,再恒温焙烧3~8h,恒温结束后,自然降温至室温;(5)粉碎、分级:对炭化料进行粉碎、分级处理,得到中值粒径在D50=5~10um的硅碳复合材料A;(6)浸渍和表面包覆:采用中间相沥青,将中间相沥青与硅碳复合材料A按质量比5∶95~10∶90混合,然后在氮气保护及搅拌下,以3.0~5.0℃/min升温至120~200℃,恒温浸渍0.5h,随后以3.0~5.0℃/min升温至400~600℃,恒温1~2h,恒温结束后,自然降温至室温,得到包覆料B:(7)包覆料炭化、过筛处理:将包覆料B放置于气氛炉中,在氮气气氛下,以3.0~5.0℃/min升温至900~1150℃,恒温1~3h,恒温结束,自然降温;再筛分后,得到低膨胀锂离子电池用硅负极材料。2.如权利要求1所述的一种低膨胀锂离子电池用硅负极材料的制备方法,...
【专利技术属性】
技术研发人员:沈龙,马飞,刘海宁,吴玉虎,李虹,王旭峰,
申请(专利权)人:上海杉杉科技有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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