硅碳负极材料制备方法及多孔硅碳微球负极材料技术

本发明专利技术公开了硅碳负极材料制备方法及多孔硅碳微球负极材料，涉及电池制造技术领域。一种硅碳负极材料制备方法，包括：研磨硅粉浆料，得到磨后硅粉浆料。对碳微粉进行石墨化处理，得到石墨化碳微粉。搅拌磨后硅粉浆料，在搅拌过程中持续向磨后硅粉浆料中加入石墨化碳微粉，加入包覆碳源，并进行超声处理，并同时搅拌，然后进行喷雾干燥，得到硅碳微球。对硅碳微球进行碳化处理，得到碳化硅碳微球。对碳化硅碳微球进行刻蚀处理，然后对碳化硅碳微球洗涤干燥，得到多孔硅碳微球负极材料。一种多孔硅碳微球负极材料，其通过上述方法制造。本发明专利技术能制造出克容量高的多孔硅碳微球，并且其多次循环之后容量保持率高。

【技术实现步骤摘要】
硅碳负极材料制备方法及多孔硅碳微球负极材料
本专利技术涉及电池制造
，具体而言，涉及硅碳负极材料制备方法及多孔硅碳微球负极材料。
技术介绍
随着电子产品的广泛应用，高能量密度及性能安全的电池成为大势所趋的产品，而石墨的理论克容量在375mAh/g左右，目前石墨理论克容量已经无法达到电池高能量密度的要求，高容量的硅基材料的研究受到广泛的关注。但是硅基材料的高膨胀率导致负极粉体极易粉化从而影响了硅基材料高容量的发挥。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种硅碳负极材料制备方法，其能制备出克容量高的多孔硅碳微球，并且该多孔硅碳微球在多次循环之后容量保持率高。本专利技术的另一目的在于提供一种多孔硅碳微球负极材料，其克容量高，并且多次循环之后容量保持率高。本专利技术提供一种技术方案：一种硅碳负极材料制备方法，用于制备多孔硅碳微球负极材料，所述硅碳负极材料制备方法包括：研磨硅粉浆料，得到磨后硅粉浆料。对碳微粉进行石墨化处理，得到石墨化碳微粉。搅拌所述磨后硅粉浆料，在搅拌过程中持续向所述磨后硅粉浆料中加入所述石墨化碳微粉，得到第一混合浆料。向所述第一混合浆料中加入包覆碳源，得到第二混合浆料。对所述第二混合浆料进行超声处理，并同时搅拌所述第二混合浆料，得到第三混合浆料。对所述第三混合浆料进行喷雾干燥，得到硅碳微球。对所述硅碳微球进行碳化处理，得到碳化硅碳微球。对所述碳化硅碳微球进行刻蚀处理，然后对所述碳化硅碳微球洗涤干燥，得到所述多孔硅碳微球负极材料。进一步地，在所述研磨硅粉浆料，得到磨后硅粉浆料步骤之前，所述硅碳负极材料制备方法还包括：在硅粉中加入有机溶剂，以得到所述硅粉浆料。进一步地，所述硅粉浆料的固含量为15％。进一步地，所述研磨硅粉浆料，得到磨后硅粉浆料步骤包括：在循环密闭性球磨机中对所述硅粉浆料进行湿法球磨，研磨4小时以得到所述磨后硅粉浆料，并且所述磨后硅粉浆料包括纳米硅粉，所述纳米硅粉的粒径小于或等于20nm。进一步地，所述对碳微粉进行石墨化处理，得到石墨化碳微粉步骤包括：将所述碳微粉放入石墨炉中，并向所述石墨炉中充入保护气体。用时180分钟将所述石墨炉中的温度提升至1000℃，并保温150分钟。用时100分钟将所述石墨炉中的温度由1000℃提升至1800℃。用时80分钟将所述石墨炉中的温度由1800℃提升至2500℃，并保温180分钟，得到所述石墨化碳微粉。进一步地，所述第三混合浆料的固含量为18％。进一步地，所述对所述第三混合浆料进行喷雾干燥，得到硅碳微球包括：将所述第三混合浆料以喷雾的形式充入密闭性喷雾干燥装置，向所述密闭性喷雾干燥装置中充入保护气体，并且，控制所述密闭性喷雾干燥装置的进口温度为85℃，出口温度为60℃，控制所述第三混合浆料形成的喷雾的气流量为5.2mL/min。进一步地，所述对所述硅碳微球进行碳化处理，得到碳化硅碳微球步骤包括：将所述硅碳微球放入管式炉中，并向所述管式炉中充入保护气体。用时60分钟将所述管式炉中的温度提升至200℃，并保温180分钟。用时100分钟将所述管式炉中的温度自200℃提升至400℃。用时150分钟将所述管式炉中的温度自400℃提升至900℃，并保温150分钟，在保温过程中，每隔30分钟向所述管式炉中以80mL/min充入空气并持续预设时间，得到所述碳化硅碳微球。进一步地，所述对所述碳化硅碳微球进行刻蚀处理，然后对所述碳化硅碳微球洗涤干燥，得到所述多孔硅碳微球负极材料步骤包括：将所述碳化硅碳微球加入至5％的氢氟酸溶液中，并静置10分钟。将所述碳化硅碳微球取出，并采用去离子水洗涤所述碳化硅碳微球。在80℃的真空环境下对所述碳化硅碳微球进行干燥，得到所述多孔硅碳微球负极材料。一种多孔硅碳微球负极材料，由硅碳负极材料制备方法制成。所述硅碳负极材料制备方法包括：研磨硅粉浆料，得到磨后硅粉浆料。对碳微粉进行石墨化处理，得到石墨化碳微粉。搅拌所述磨后硅粉浆料，在搅拌过程中持续向所述磨后硅粉浆料中加入所述石墨化碳微粉，得到第一混合浆料。向所述第一混合浆料中加入包覆碳源，得到第二混合浆料。对所述第二混合浆料进行超声处理，并同时搅拌所述第二混合浆料，得到第三混合浆料。对所述第三混合浆料进行喷雾干燥，得到硅碳微球。对所述硅碳微球进行碳化处理，得到碳化硅碳微球。对所述碳化硅碳微球进行刻蚀处理，然后对所述碳化硅碳微球洗涤干燥，得到所述多孔硅碳微球负极材料。相比现有技术，本专利技术提供的硅碳负极材料制备方法的有益效果是：本专利技术提供的硅碳负极材料制备方法能通过喷雾干燥之后并通过刻蚀的加工方法制得多孔硅碳微球，该多孔硅碳微球的克容量能达到600mAh/g，首次充放率可达到92％，并且在经过多次循环之后容量保持率在90％以上。相比现有技术，本专利技术提供的多孔硅碳微球负极材料的有益效果是：本专利技术提供的多孔硅碳微球负极材料通过上述硅碳负极材料制备方法制得，并且其克容量能达到600mAh/g，首次充放率可达到92％，并且在经过多次循环之后容量保持率在90％以上。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术的第一实施例提供的硅碳微球负极材料制备方法的流程示意图；图2为本专利技术的第一实施例提供的部分流程示意图；图3为本专利技术的第一实施例提供的步骤S102的流程示意图；图4为本专利技术的第一实施例提供的步骤S107的流程示意图；图5为本专利技术的第一实施例提供的步骤S108的流程示意图；图6为本专利技术的第二实施例提供的硅碳微球负极材料制备方法的流程示意图；图7为本专利技术的第二实施例提供的步骤S204的流程示意图；图8为本专利技术的第三实施例提供的多孔硅碳微球负极材料的克容量循环图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅碳负极材料制备方法，用于制备多孔硅碳微球负极材料，其特征在于，所述硅碳负极材料制备方法包括：研磨硅粉浆料，得到磨后硅粉浆料；对碳微粉进行石墨化处理，得到石墨化碳微粉；搅拌所述磨后硅粉浆料，在搅拌过程中持续向所述磨后硅粉浆料中加入所述石墨化碳微粉，得到第一混合浆料；向所述第一混合浆料中加入包覆碳源，得到第二混合浆料；对所述第二混合浆料进行超声处理，并同时搅拌所述第二混合浆料，得到第三混合浆料；对所述第三混合浆料进行喷雾干燥，得到硅碳微球；对所述硅碳微球进行碳化处理，得到碳化硅碳微球；对所述碳化硅碳微球进行刻蚀处理，然后对所述碳化硅碳微球洗涤干燥，得到所述多孔硅碳微球负极材料。

【技术特征摘要】
1.一种硅碳负极材料制备方法，用于制备多孔硅碳微球负极材料，其特征在于，所述硅碳负极材料制备方法包括：研磨硅粉浆料，得到磨后硅粉浆料；对碳微粉进行石墨化处理，得到石墨化碳微粉；搅拌所述磨后硅粉浆料，在搅拌过程中持续向所述磨后硅粉浆料中加入所述石墨化碳微粉，得到第一混合浆料；向所述第一混合浆料中加入包覆碳源，得到第二混合浆料；对所述第二混合浆料进行超声处理，并同时搅拌所述第二混合浆料，得到第三混合浆料；对所述第三混合浆料进行喷雾干燥，得到硅碳微球；对所述硅碳微球进行碳化处理，得到碳化硅碳微球；对所述碳化硅碳微球进行刻蚀处理，然后对所述碳化硅碳微球洗涤干燥，得到所述多孔硅碳微球负极材料。2.根据权利要求1所述的硅碳负极材料制备方法，其特征在于，在所述研磨硅粉浆料，得到磨后硅粉浆料步骤之前，所述硅碳负极材料制备方法还包括：在硅粉中加入有机溶剂，以得到所述硅粉浆料。3.根据权利要求2所述的硅碳负极材料制备方法，其特征在于，所述硅粉浆料的固含量为15％。4.根据权利要求1所述的硅碳负极材料制备方法，其特征在于，所述研磨硅粉浆料，得到磨后硅粉浆料步骤包括：在循环密闭性球磨机中对所述硅粉浆料进行湿法球磨，研磨4小时以得到所述磨后硅粉浆料，并且所述磨后硅粉浆料包括纳米硅粉，所述纳米硅粉的粒径小于或等于20nm。5.根据权利要求1所述的硅碳负极材料制备方法，其特征在于，所述对碳微粉进行石墨化处理，得到石墨化碳微粉步骤包括：将所述碳微粉放入石墨炉中，并向所述石墨炉中充入保护气体；用时180分钟将所述石墨炉中的温度提升至1000℃，并保温150分钟；用时100分钟将所述石墨炉中的温度由1000℃提升至1800℃；用时80分钟将所述石墨炉中的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁雪亚，王宇航，白岩，成信刚，马书良，
申请(专利权)人：北方奥钛纳米技术有限公司，银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13