一种锂离子电池用硅基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池用硅碳复合材料及其制备方法，其特征在于硅碳复合材料的结构为类核壳结构，类核壳结构包括内核及包覆在内核外的壳层；内核包括70％‑95％的硅、4％‑20％的钛(Ti)和5％‑15％铌(Nb)，硅为内核的内层，钛(Ti)和铌(Nb)元素分散在内层的表面；壳层由石墨烯及碳纳米管构成，与内核的质量比为11％‑42％，上述百分比为质量百分比；制备过程中采用对辊碾压工艺。其具有高循环稳定性、高容量的特点，能解决硅碳负极材料体积效应及首次放电效率低的瓶颈问题等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用硅基复合材料及其制备方法
本专利技术属于新能源材料
，涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法，特别涉及一种锂离子电池用硅碳复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着锂离子电池技术的发展，高容量、小体积的发展要求越来越明显，因此，开发新型高容量负极材料迫在眉睫。在众多的候选材料中，硅材料因其较高的比容量4200mAh/g而备受关注。但是，纯硅材料在电池充放电过程中存在严重的体积变化，而导致极片粉化、脱落，使电极活性物质与集流体失去电接触(暨材料的“体积效应”)，可严重影响电池的循环性能。另一方面，硅自身是半导体材料，电导率很低，这些问题阻碍了硅基负极材料在锂离子电池中的大规模应用。为了解决以上问题，研究者已开发了多种技术手段对硅材料进行改性提高。目前改善Si材料性能的方法主要包括：Si的纳米化、多孔化，Si表面包覆，以及掺杂改性和制备复合材料等。但是，将硅基负极用于锂离子电池负极，还存在实际比容量较低、循环性能不佳，存在“体积效应”以及首次放电效率低等问题。硅的纳米化被普遍认为能减少其体积效应的影响，另外，为硅的体积膨胀预留空间也被认为是解决体积效应的重要途径。专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池用硅碳复合材料，其特征在于硅碳复合材料的结构为类核壳结构，类核壳结构包括内核及包覆在内核外的壳层；内核包括70％‑95％的硅、4％‑20％的钛(Ti)和5％‑15％铌(Nb)，硅为内核的内层，钛(Ti)和铌(Nb)元素分散在内层的表面；壳层由石墨烯及碳纳米管构成，与内核的质量比为11％‑42％，上述百分比为质量百分比。其具有高循环稳定性、高容量的特点，能解决硅碳负极材料体积效应及首次放电效率低的瓶颈问题等优点。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用硅碳复合材料，其特征在于硅碳复合材料的结构为类核壳结构，类核壳结构包括内核及包覆在内核外的壳层；内核包括70％-95％的硅、4％-20％的钛(Ti)和5％-15％铌(Nb)，硅为内核的内层，钛(Ti)和铌(Nb)元素分散在内层的表面；壳层由石墨烯及碳纳米管构成，与内核的质量比为11％-42％，上述百分比为质量百分比。其具有高循环稳定性、高容量的特点，能解决硅碳负极材料体积效应及首次放电效率低的瓶颈问题等优点。2.一种锂离子电池用硅基复合材料制备方法，其特征在于：按照如下的步骤进行：步骤一、收集金刚线切割下的废硅粉，将其置于惰性气氛下于800-1000℃高温保持6-8h，得到粉状或块状固体；步骤二、将所得产物置于球磨机中惰性气氛保护下球磨3-5h，采用磁铁或电磁铁将球磨产物中铁质物质去除；步骤三、将产物...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘进，王丽，郝延蔚，赵辉，
申请(专利权)人：开封大学，
类型：发明
国别省市：河南,41