【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法,尤其涉及一种锂离子电池硅复合负极材料及其制备方法。
技术介绍
随着经济的快速发展,全球范围能源形势日益严峻,煤炭、石油等传统一次性能源需求仍持续增大,同时对全球生态环境的破坏也正在加剧。因此,对清洁、低碳环保及可再生能源的开发与应用已成为人类亟需共同探索的课题。目前,研究较热的储能锂离子电池,在便携式电子设备如笔记本与智能手机中得到了广泛的应用。但是,目前商品化的锂离子电池大量采用的是石墨类材料作为负极材料,石墨负极材料存在较低的比容量,其理论值为372mAh/g。为了实现锂离子电池在环保清洁、无污染排放的新能源汽车上的应用,开发高能量、高功率密度、高安全性能的新一代锂离子电池极为迫切。由于具有较高的储锂容量(理论容量4200mAh/g)和丰富的资源,硅材料被认为是开发新一代高比能量及高功率密度的锂离子电池负极材料的理想候选材料之一。然而,硅材料在使用过程中容量衰减较快,使其实际应用受到一定的限制。分析认为,硅材料脱嵌锂体积膨胀收缩较大,从而使材料的整体结构发生破坏,使材料的导电率降低,这是导致材料容量衰减较快的主要原因。因此,抑制硅材料的体积膨胀,提高材料的结构稳定及导电率对于提高硅材料的循环稳定性意义重大。因此,开发一种电化学性能优异,并且制备方法简单的锂离子电池硅碳负极材料是该领域的技术难题。
技术实现思路
本专利技术第一个目的是提供一种锂离子电池硅复合 ...
【技术保护点】
一种锂离子电池硅复合负极材料,包括含有硅基活性材料的内核以及含有无机材料的双层外壳;所述双层外壳由包覆所述内核的中间壳层以及包覆所述中间壳层的外层壳层组成;所述中间壳层含有的无机材料的原料包括锂化合物、硼化合物、硅化合物和碳源。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池硅复合负极材料,包括含有硅基活性材料的内核以及含有无机材料的双
层外壳;所述双层外壳由包覆所述内核的中间壳层以及包覆所述中间壳层的外层壳层组
成;所述中间壳层含有的无机材料的原料包括锂化合物、硼化合物、硅化合物和碳源。
2.如权利要求1所述一种锂离子电池硅复合负极材料,其特征在于:所述硅基活性材料为
硅单质、硅氧化物以及硅合金中至少一种。
3.如权利要求1所述一种锂离子电池硅复合负极材料,其特征在于:所述外层壳层含有的
无机材料为有机物裂解碳。
4.如权利要求1所述一种锂离子电池硅复合负极材料,其特征在于:所述锂化合物为硝酸
锂、碳酸锂以及醋酸锂中至少一种。
5.如权利要求1所述一种锂离子电池硅复合负极材料,其特征在于:所述硼化合物为硼酸。
6.如权利要求1所述一种锂离子电池硅复合负极材料,其特征在于:所述硅化合物为四乙
氧基硅、四甲氧基硅以及硅胶中至少一种。
7.如权利要求1所述一种锂离子电池硅复合负极材料,其特征在于:所述碳源为葡萄糖、
蔗糖、柠檬酸、聚乙二醇、聚乙烯醇以及碳黑中的至少一种。
8.如权利要求1所述一种锂离子电池硅复合负极材料,其特征在于:所述内核的粒径为
5nm~30μm。
9.如权利要求8所述一种锂离子电池硅复合负极材料,其特征在于:所述内核的粒径为
50nm~4μm。
10.如权利要求1所述一种锂离子电池硅复合负极材料,其特征在于:所述锂化合物与所
述硼化合物的质量比为0.5~3。
11.如权利要求1一种锂离子电池硅复合负极材料,其特征在于:所述双层外壳的总厚度
为1nm~5μm。
12.如权利要求11一种锂离子电池硅复合负极材料,其特征在于:所述双层外壳层的总
厚度为50nm~1μm。
13.如权利要求1一种锂离子电池硅复合负极材料,其特征在于:所述复合负极材料的平
均粒径为100nm~100μm。
14.如权利要求13一种锂离子电池硅复合负极材料,其特征在于:所述复合负极材料的
平均粒径为1~35μm。
15.如权利要求1至14任一项所述一种锂离子电池硅复合负极材料的制备方法,包括以
下制备步骤:
a)提供一种硅基活性材料;
b)将锂化合物、硼化合物、硅化合物和碳源搅拌配成溶液,再将上述硅基活性材料加入
所述溶液并依次经过干燥和初次热处理,即得到复合材料;
c)制作锂离子电池硅复合负极材料:将步骤b)制备的复合材料加入至碳源前驱体的分
散液中进行水热反应或溶剂热反应;并将水热反应或溶剂热反应后得到的物料在惰性气氛
下进行二次热处理,即得到本发明锂离子电池硅复合负极材料。
16.如权利要求15所述一种锂离子电池硅复合负极材料的制备方法,其特征在于:步骤
b)所述搅拌中搅拌时间为10min~50h。
17.如权利要求15所述一种锂离子电池硅复合负极材料的制备方法,其特征在于:步骤
b)所述干燥为烘干、喷雾干燥、旋转蒸发或冷冻干燥。
18.如权利要求15所述一种锂离子电池硅复合负极材料的制备方法,其特征在于:步骤
b)所述初次热处理中初次热处理温度为200~1000℃。
19.如权利要求18所述一种锂离子电...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘文娟,邓天舒,
申请(专利权)人:微宏动力系统湖州有限公司,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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