一种高容量碳硅复合负极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高容量碳硅复合负极材料的制备方法。首先将光伏单晶硅片的边角废料经破碎机破碎，砂磨机细磨，筛分，再以酸溶液除杂，再将所得单晶硅粉与石墨材料在溶剂中球磨得前驱体粉末，再将其加入沥青有机溶液中均匀分散，待溶剂挥发完全，干燥并进行预烧和煅烧，得到高容量碳硅复合负极材料。本发明专利技术利用光伏单晶硅片的边角废料作为硅源，在单晶硅/石墨前驱体粉末表面包覆一层碳材料，为硅的体积膨胀提供一个缓冲层，从而提高材料的导电性和循环稳定性。本发明专利技术不但使废旧资源实现再利用、生产工艺简单、环保、成本低廉，而且所得产品具有优异的循环性能和良好的倍率性能，能满足锂离子储能和动力电池的使用要求，具有良好的应用前景。

Preparation method of high capacity carbon silicon composite negative electrode material

The invention discloses a preparation method of a high capacity carbon silicon composite negative electrode material. The first photovoltaic silicon wafer scrap by crushing sand, fine grinding, sieving, in acid solution and impurity on the single crystal silicon powder and graphite materials in solvent milling precursor powder, then adding asphalt evenly dispersed in the organic solution, the solvent is evaporated completely, and dry pre burning and burning, high capacity silicon carbon composite cathode material. The invention uses photovoltaic silicon scrap materials as silicon source, the silicon / graphite precursor powder is coated on the surface of a layer of carbon materials, to provide a buffer layer of silicon volume expansion, so as to improve the material conductivity and cycling stability. The invention not only waste resources to achieve recycling, environmental protection, simple production process, low cost, and the product has excellent cycling performance and good rate performance, can meet the requirements of using lithium ion power battery and energy storage, and has good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种高容量碳硅复合负极材料的制备方法
本专利技术应用于锂离子电池负极材料及电化学领域，涉及一种具有高容量碳硅复合负极材料的制备方法。
技术介绍
随着人类社会的发展和世界能源的不断消耗，解决能源危机和随之而来的环境污染如雾霾、温室效应等已经成为一个全球化的问题。因此越来越多的研究者致力于探索新型的绿色能源。自20世纪90年代初，锂离子电池技术取得重大突破，并广泛应用于各个领域，在人们的日常生活中起到了不可忽视的作用。因此，开发高比容量、高比功率、低成本、绿色无污染的高性能锂离子电池具有十分重要的意义。2016年10月26日，工信部发布的《节能与新能源汽车技术路线图》中提出：“新能源汽车逐渐成为主流产品，汽车产业初步实现电动化转型，到2020年新能源汽车年销量有望达到210万辆，到2025和2030年，年销量将达525万、1520万辆。同时要求纯电动汽车动力电池单体比能量要达到350Wh/kg，系统比能量达到250Wh/kg，单体能量密度达到650Wh/L,系统能量密度达到320Wh/L，满足300km以上BEV应用需求”。然而，商业化的锂离子电池石墨(372mAh/g)负极材料在实际应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高容量碳硅复合负极材料的制备方法，其特征在于，该负极材料的含硅量为1～10％,所采用的硅源为光伏单晶硅片的边角废料，制备方法包括如下步骤：(1)将光伏单晶硅片的边角废料经破碎机破碎，砂磨机细磨，筛分，用酸性溶液除杂，所得单晶硅粉与石墨材料在溶剂中球磨，球磨后在60～100℃下干燥得到前驱体粉末；(2)将沥青粉末溶解于溶剂中，均匀搅拌30～60min，再向其加入步骤(1)所得前驱体粉末，搅拌分散均匀，超声30～60min，反应完成后，待溶剂挥发完全，转移至真空干燥箱60～100℃干燥10～12h；(3)将步骤(2)所得产物置于管式炉中先预烧再煅烧，即得到高容量碳硅复合负极材料。

【技术特征摘要】
1.一种高容量碳硅复合负极材料的制备方法，其特征在于，该负极材料的含硅量为1～10％,所采用的硅源为光伏单晶硅片的边角废料，制备方法包括如下步骤：(1)将光伏单晶硅片的边角废料经破碎机破碎，砂磨机细磨，筛分，用酸性溶液除杂，所得单晶硅粉与石墨材料在溶剂中球磨，球磨后在60～100℃下干燥得到前驱体粉末；(2)将沥青粉末溶解于溶剂中，均匀搅拌30～60min，再向其加入步骤(1)所得前驱体粉末，搅拌分散均匀，超声30～60min，反应完成后，待溶剂挥发完全，转移至真空干燥箱60～100℃干燥10～12h；(3)将步骤(2)所得产物置于管式炉中先预烧再煅烧，即得到高容量碳硅复合负极材料。2.根据权利要求1所述的高容量碳硅复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述筛分采用400～800目的筛网，硅粉粒径在0.05～0.5μm之间。3.根据权利要求1所述的高容量碳硅复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述酸性溶液为盐酸溶液或硫酸溶液中的一种或两种。4.根据权利要求1所述的高容量碳硅复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述石墨材料为鳞片石墨，球形天然石墨，石墨烯或膨胀石墨中的一种或两种以上。5.根据权利要求1所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：王先友，鲁冰，马冰洁，余睿智，王钢，鲁群，吴振宇，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43