【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于锂离子电池的硅基复合负极材料及制备方法，属于锂离子电池
技术介绍
锂离子电池由于其性能优势已经应用于各种移动储能，如手提电脑、手机和相机等领域。随着锂离子电池的发展，能够应用于电动汽车和规模化储能电站领域的高比能量、长寿命、低成本的锂离子电池将成为研究的重点。当前，作为决定电池性能的主要因素之一的正极材料的发展和进步为高性能锂离子电池的研发奠定了基础；然而，石墨类商业化负极材料受其比容量的限制(理论比容量为372mAh/g)，不利于提高电池的比能量。因此，寻找替代碳的高比容量负极材料成为一个重要的发展方向。在各种非碳类负极材料中，硅材料(小电流密度充放电下理论容量高达4200mAh/g)以其独特的优势和潜力有望成为具有发展前途的锂离子电池负极材料。然而，由于在嵌/脱锂过程中较大的体积变化带来的硅材料结构破坏和机械粉化，会导致硅活性组分与集流体的电隔绝，从而造成材料及电池的电化学循环稳定性较差，阻碍了硅材料作为锂离子电池负极材料的规模化应用。针对硅负极材料在应用中遇到的问题，目前研究者通过降低材料尺寸和构筑复合材料结构的方法来改善硅负极材料的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型复合结构的锂离子电池用硅基复合负极材料，以解决硅负极由于体积变化而遭遇的电绝缘问题，同时，进一步缓冲活性材料硅体积膨胀/收缩引起的巨大应力效应，从而实现硅基负极材料高的循环...
【技术保护点】
一种用于锂离子电池的硅基复合负极材料，其特征在于，该负极材料包括石墨骨架，以及包覆在石墨骨架外部的无定形碳层；石墨骨架中间填充有表面包覆含碳结构的硅材料，该硅材料与石墨骨架之间通过疏松碳材料结合；该硅基复合负极材料的化学计量式表示为(aSiOz@bCSixOy/cLC/C)@dAC，其中SiOz表示含硅材料，CSixOv表示含碳结构，LC疏松碳材料，C表示石墨，AC表示无定形碳，a、b、c、d表示摩尔比，z、x、y表示原子比，0＜a≤0.2，0＜b≤0.1，0≤c≤0.1，0＜d≤0.2；0≤z≤2，0≤x≤10，0≤y≤20，且当x＝0时，y＝0。
【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池的硅基复合负极材料，其特征在于，该负极材料包
括石墨骨架，以及包覆在石墨骨架外部的无定形碳层；石墨骨架中间填充有表
面包覆含碳结构的硅材料，该硅材料与石墨骨架之间通过疏松碳材料结合；该
硅基复合负极材料的化学计量式表示为(aSiOzbCSixOy/cLC/C)dAC，其中
SiOz表示含硅材料，CSixOv表示含碳结构，LC疏松碳材料，C表示石墨，AC
表示无定形碳，a、b、c、d表示摩尔比，z、x、y表示原子比，0＜a≤0.2，0＜
b≤0.1，0≤c≤0.1，0＜d≤0.2；0≤z≤2，0≤x≤10，0≤y≤20，且当x＝0时，
y＝0。
2.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述无定形碳
层的厚度≤3μm。
3.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述石墨骨架
材料为粒径小于10μm的天然石墨、中间相结构、人造石墨以及导电石墨中的一
种或几种。
4.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述硅材料为
粉末状，粒径小于3μm，表面包覆含碳结构的硅材料粒径小于4μm。
5.根据权利要求1或4所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述硅材
料表面包覆的含碳结构为碳、硅氧碳以及碳化硅材料中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料，其特征在于，所述疏松碳材
料为絮状无定形碳、碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的一种或几种。
7.一种权利要求1-6中任一项所述的硅基复合负极材料的制备方法，其特
征在于，至少包括以下步骤：
(1)制备表面包覆含碳结构的硅材料：将含硅材料与含碳材料或含碳材料
前驱体，经机械力作用均匀分散到溶剂中，所得分散液经烘干后在保护性气氛
中烧结，得到表面包覆含碳结构的硅材料；
(2)制备以石墨为主体的球形颗粒：将表面包覆含碳结构的硅材料、疏松
碳材料或疏松碳材料的前驱体分散到溶剂中，向所得分散液中添加石墨主体材
料，经机械力作用均匀分散，得到的分散液经烘干、造球之后，在保护性气氛
中烧结，得到以石墨为主体的球形颗粒；
(3)球形颗粒表面包覆无定形碳层：将得到的球形颗粒浸泡在无定形碳前
驱体的溶液中，干燥得到粘稠状混合物，该粘稠状混合物经干燥后于保护性气
\t氛中煅烧，得到块状的硅基...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建涛，李进，王耀，黄斌，卢世刚，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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