The invention discloses an apple-shaped embedded silicon-carbon negative electrode material and a preparation method thereof. The silicon-carbon negative electrode material is in turn a core, an intermediate and an outer layer from the inside to the outside; the core is a carbon-coated silicon-carbon material of the micron level; the middle is a graphite material of the micron level; the outer layer is a carbon-coated silicon-carbon material of the submicron level; and the middle part is a carbon-coated silicon-carbon material of the A cylindrical shape with rounded edges and filling of the core in the middle and forming a depression at both ends of the middle; the outer layer is coated on the surface of the middle. The preparation method is as follows: hollow apple-shaped graphite material is obtained by means of pressure spray drying and carbonization, then the hollow structure is filled with silicon-carbon composite material, and the outer surface is coated with silicon-carbon composite material; then the target product is obtained by high temperature carbonization. Carbon-coated silicon-carbon materials in this material can improve the specific capacity of the product. The graphite in the middle can not only improve the conductivity of the silicon-carbon materials, but also limit the volume expansion of silicon.
【技术实现步骤摘要】
苹果状嵌入式硅碳负极材料及其制备方法
本专利技术涉及锂离子二次电池负极材料领域,尤其涉及一种苹果状嵌入式硅碳负极材料及其制备方法。
技术介绍
动力电池是新能源汽车的核心部分,其中锂离子电池在成本、能量密度方面具有明显优势,将能够大幅度提升新能源汽车经济性和使用的便利性,锂离子电池体系中正极材料是决定性因素。新能源汽车应全部或部分采用电力驱动,与传统燃油汽车相比,能够减少燃料消耗,但是目前新能源汽车在全生命周期内燃料消耗节省的费用尚不能抵消所增加的成本。若纯电动汽车续航里程达到400公里,在电池系统成本降低至1.0元/Wh以下的条件下,全生命周期内的经济性能够接近传统燃油汽车。提升新能源汽车的使用便利性,增加纯电驱动行驶的续航里程是关键。为增加续航里程,必须增加搭载动力电池系统存储的能量,在不显著增加新能源汽车重量和体积的前提下,必须提高动力电池的比能量和能量密度。若纯电动汽车续航里程达到400公里,动力电池系统比能量需要提升至250Wh/kg左右,单体电池比能量需提升到350Wh/kg。为了提高动力电池比能量密度,最有效的手段是提高正负极材料的比容量。硅材料的理论比容量为4200mAh/g,是石墨类负极的10倍以上,为350Wh/kg及以上锂离子动力电池首选的负极体系。但硅在吸锂过程中会产生巨大的体积膨胀(>300%),导致材料粉化脱落,循环性能急剧下降,影响了其实际应用。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术提供一种苹果状嵌入式硅碳负极材料及其制备方法,其将硅碳材料置于石墨层内,有效限制硅在吸锂过程中体积的过量膨胀。为此,本专利技术的技术方案如下: ...
【技术保护点】
1.一种苹果状嵌入式硅碳负极材料,其特征在于:从内向外依次为芯部(1)、中间部(2)和外层(3);所述芯部(1)为微米级的碳包覆硅碳材料,中间部(2)为微米级的石墨材料,外层(3)为亚微米级的碳包覆硅碳材料;所述中间部(2)呈边缘倒圆角的圆筒状,所述芯部(1)填充在所述中间部(2)内,且在所述中间部(2)的两端形成凹陷;所述外层(3)包覆在所述中间部(2)的表面。
【技术特征摘要】
1.一种苹果状嵌入式硅碳负极材料,其特征在于:从内向外依次为芯部(1)、中间部(2)和外层(3);所述芯部(1)为微米级的碳包覆硅碳材料,中间部(2)为微米级的石墨材料,外层(3)为亚微米级的碳包覆硅碳材料;所述中间部(2)呈边缘倒圆角的圆筒状,所述芯部(1)填充在所述中间部(2)内,且在所述中间部(2)的两端形成凹陷;所述外层(3)包覆在所述中间部(2)的表面。2.一种苹果状嵌入式硅碳负极材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:1)将石墨、无水乙醇和占石墨质量1~3%的粘结剂进行球磨,至球磨后粒度D50≤2μm,得到浆料I;2)将所述浆料I在惰性气氛中用压力式喷雾干燥机组进行喷雾干燥,喷雾干燥时进口温度为160~210℃,压力为0.4~0.7Mpa,得到物料I,所述物料I的形状为边缘倒圆角的圆筒状;3)将所述物料I在惰性气氛中450~700℃下进行一次焙烧,焙烧时间为2~12h,得到物料II;4)将所述物料II、无水乙醇、粘结剂I和粒度D50≤100n...
【专利技术属性】
技术研发人员:徐宁,宋英杰,伏萍萍,马倩倩,吴孟涛,
申请(专利权)人:天津巴莫科技股份有限公司,
类型:发明
国别省市:天津,12
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