The invention belongs to the technical field of lithium ion batteries, in particular to a silicon based composite negative electrode material and a preparation method. The silicon based composite negative electrode consists of a conductive substrate and a silicon based particle. The silicon based particles are connected by a conductive substrate to form a three-dimensional conductive network structure, and the conductive substrate is a carbon nanotube, a carbon nanofiber, and a carbon nanofiber. At least one of the black and graphene compounds; the silicon based particles are at least one of SiOx particles and SixFey particles. Compared with the existing technology, on the one hand, the conductivity of the anode material can be effectively improved by making the silicon based particles combined with the conductive substrate, so that the electrical conductivity of the negative electrode is not added, and the energy density of the battery is increased. On the other hand, the conductive substrate has a certain buffer performance, which can be used to absorb the silicon base. The stress caused by the expansion and contraction of the particles increases the peel strength of the electrode, inhibits the volume expansion of the material, thus relieves the deformation of the negative electrode and ensures the stability of the structure of the negative electrode.
【技术实现步骤摘要】
一种硅基复合负极材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
,尤其涉及一种硅基复合负极材料及其制备方法。
技术介绍
由于长期无节制的使用传统的不可再生能源(如煤、石油、天然气等)给环境造成了一系列的环境污染。因此,开发绿色环保无污染的可再生能源迫在眉睫。可充放电锂离子电池由于能量密度高、功率密度大、安全环保等优点受到了人们的关注。在过去的二十年中,锂离子电池在移动电子领域内的应用取得了巨大成功,并被认为是大型储能设备以及电动汽车电池的最佳选择。然而大型储能设备以及动力大电池对锂离子电池的能量密度以及功率密度具有更高的要求,因此开发具有高比容量的正、负极材料是关键。在负极材料方面,由于传统的商业化石墨的理论比容量为372mAh·g-1,且实际应用的材料已达到360mAh/g,因此该类材料在容量上几乎已无提升空间,已经很难满足高比能锂离子电池的需求,因此开发高比容量的负极材料刻不容缓。硅负极材料的理论储锂比容量高达4200mAh·g-1,是商业化石墨负极的10倍,脱/嵌锂电位低(0~0.45V)与石墨的电压平台最为接近,放电平台长且稳定,并被认为是商业化石墨最具前景的替代材料。然而,硅负极材料的应用存在以下几个问题:首先,硅由于具有较高的理论比容量,在脱/嵌锂过程中存在剧烈的体积效应(体积变化高达300%),这将会导致电极材料的粉碎,导电网络的破坏,并与集流体失去导电连接。其次,硅在电化学循环过程中由于体积反复不断的收缩/膨胀,将会导致硅材料表面形成的固体电解质保护膜(SEI膜)始终处于动态的破坏-重构的状态,将会造成持续的锂消耗,最终将会导致电池容量的 ...
【技术保护点】
1.一种硅基复合负极材料,其特征在于:包括导电基材和硅基颗粒,所述硅基颗粒之间通过导电基材联结而形成三维导电网络结构;所述导电基材为碳纳米管、碳纳米纤维、科琴黑和石墨烯中的至少一种;所述硅基颗粒为SiOx颗粒和SixFey颗粒中的至少一种,其中,1<x<2,0.5<y<1。
【技术特征摘要】
1.一种硅基复合负极材料,其特征在于:包括导电基材和硅基颗粒,所述硅基颗粒之间通过导电基材联结而形成三维导电网络结构;所述导电基材为碳纳米管、碳纳米纤维、科琴黑和石墨烯中的至少一种;所述硅基颗粒为SiOx颗粒和SixFey颗粒中的至少一种,其中,1<x<2,0.5<y<1。2.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料,其特征在于:所述硅基颗粒和所述导电基材的重量比为(90~99):(1~10)。3.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料,其特征在于:所述硅基颗粒的平均粒径为0.1~50微米。4.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料,其特征在于:所述硅基颗粒中含有0.1~20纳米的晶体或者无定型硅颗粒。5.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料,其特征在于:所述导电基材的电导率大于150s/cm。6.根据权利要求1所述的硅基复合负极材料,其特征在于:所述硅基复合负极材料的比表面积为1~30m2/...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈振,王志斌,汪威,程知帆,李纪蓁,
申请(专利权)人:湖南立方新能源科技有限责任公司,
类型:发明
国别省市:湖南,43
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。