硅碳复合材料的制备方法及其作为锂离子电池负极材料的应用技术

本发明专利技术公开了硅碳复合材料的制备方法及其作为锂离子电池负极材料的应用，以分子筛和二氧化硅气凝胶为硅源，以金属单质粉体为还原剂，以低温熔融盐为媒介，在一定温度热处理过程中实现金属粉体对二氧化硅的还原，制备得到多孔单质硅，再将单质硅与沥青混合进行高温碳包覆，得到硅碳复合材料。由于原材料的多孔特性，制备得到的硅碳复合材料不仅具有好的立体孔状结构，对硅负极在循环过程中的体积膨胀起到很好的缓冲作用，而且碳包覆后材料的电子电导提到很大提升，有利于硅基负极材料的长期循环稳定，该方法原料价格低廉，工艺简单，适用于大规模工业化生产。

Preparation of silicon carbon composite and its application as anode material for lithium ion battery

The invention discloses a method for preparing silicon carbon composite material and its application as anode materials for lithium ion batteries, with molecular sieves and silica aerogel as silicon source, reducing agent to metal powders, in low temperature molten salt as the medium, to achieve reduction of silica powder metal at a certain temperature during heat treatment, prepared porous silicon, the silicon and asphalt mixture of high temperature carbon coated silicon carbon composite material. \u7531\u4e8e\u539f\u6750\u6599\u7684\u591a\u5b54\u7279\u6027\uff0c\u5236\u5907\u5f97\u5230\u7684\u7845\u78b3\u590d\u5408\u6750\u6599\u4e0d\u4ec5\u5177\u6709\u597d\u7684\u7acb\u4f53\u5b54\u72b6\u7ed3\u6784\uff0c\u5bf9\u7845\u8d1f\u6781\u5728\u5faa\u73af\u8fc7\u7a0b\u4e2d\u7684\u4f53\u79ef\u81a8\u80c0\u8d77\u5230\u5f88\u597d\u7684\u7f13\u51b2\u4f5c\u7528\uff0c\u800c\u4e14\u78b3\u5305\u8986\u540e\u6750\u6599\u7684\u7535\u5b50\u7535\u5bfc\u63d0\u5230\u5f88\u5927\u63d0\u5347\uff0c\u6709\u5229\u4e8e\u7845\u57fa\u8d1f\u6781\u6750\u6599\u7684\u957f\u671f\u5faa\u73af\u7a33\u5b9a\uff0c\u8be5\u65b9\u6cd5\u539f\u6599\u4ef7\u683c\u4f4e\u5ec9\uff0c\u5de5\u827a\u7b80\u5355\uff0c\u9002\u7528\u4e8e\u5927\u89c4\u6a21\u5de5\u4e1a\u5316\u751f\u4ea7\u3002

【技术实现步骤摘要】
硅碳复合材料的制备方法及其作为锂离子电池负极材料的应用
本专利技术涉及电池材料制备
，尤其涉及硅碳复合材料的制备方法及其作为锂离子电池负极材料的应用。
技术介绍
锂离子电池由于其能量密度大、工作电压高、自放电小以及无记忆效应等优势，在众多储能器件中脱颖而出。近年来随着动力汽车以及储能产业的发展，传统的锂离子电池已经难以满足实际应用的需求，因此开发高容量的锂离子电池电极材料成为重中之重。在众多锂离子电池负极材料中，硅负极材料由于具有高的理论比容量（3579mAh/g，Li15Si4）、丰富的储量以及环境友好等优点，成为下一代商业化锂离子电池负极材料的首选材料。然而，单质硅在合金化与去合金化过程中伴随巨大的体积变化，完全嵌锂后体积膨胀可高达300%以上，在反复脱嵌锂过程中会造成严重的极片粉化，电极材料以及电极与集流体之间的电接触变差，循环性能极差。同时，硅在嵌锂过程中不断暴露的新鲜表面会与电解液接触，反应生成很厚的固体电解质界面(SEI)膜，消耗了大量的锂，这大大地限制了硅的商业化进程。硅材料的纳米化可以在一定程度上解决颗粒破碎的问题。相对于微米硅颗粒而言，纳米硅在锂离子脱嵌过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅碳复合材料的制备方法，其特征是它包括以下步骤：（1）、在室温下，按特定比例称量硅源、熔融盐与还原剂，将上述原料和球按球料比3：1‑5：1放入球磨罐中，球料体积不超过球磨罐的2/3，在转速300‑450r/h的转速下机械混合2‑6h，所得混合物放入一个密闭的内胆中，再用水热罐密封后，在190‑280℃烘箱中进行一定时间的热处理，得到相应的含硅前驱体；（2）、将步骤（1）中得到的含硅前驱体经过酸处理除去金属化合物、二氧化硅，得到单质硅粉体；（3）、将步骤2）中得到的单质硅粉体与碳源均匀混合后，进行惰性保护气氛下的高温烧结，制备得到硅碳复合材料。

【技术特征摘要】
1.硅碳复合材料的制备方法，其特征是它包括以下步骤：（1）、在室温下，按特定比例称量硅源、熔融盐与还原剂，将上述原料和球按球料比3：1-5：1放入球磨罐中，球料体积不超过球磨罐的2/3，在转速300-450r/h的转速下机械混合2-6h，所得混合物放入一个密闭的内胆中，再用水热罐密封后，在190-280℃烘箱中进行一定时间的热处理，得到相应的含硅前驱体；（2）、将步骤（1）中得到的含硅前驱体经过酸处理除去金属化合物、二氧化硅，得到单质硅粉体；（3）、将步骤2）中得到的单质硅粉体与碳源均匀混合后，进行惰性保护气氛下的高温烧结，制备得到硅碳复合材料。2.如权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征是所述硅源选自分子筛和二氧化硅气凝胶，所述碳源是沥青，所述还原剂选自Mg和Al金属粉体。3.如权利要求1所述的硅碳复合材料的制备方法，其特征是所述还原剂与硅源的摩尔比为1:1-2:1；所述低温熔融盐为AlCl3，其中Al与硅源中Si的摩尔比为8:1-12:1。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：沈恋，侯喜锋，郑允星，张雷，蔡迅，
申请(专利权)人：北京博雅合众环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11